(57)【要約】液圧システムで圧力変動を平滑化するように構成され、内側チューブ、繊維補強材及び外側被覆を有する拡張ホース。補強材が複数のヤーンを含み、そのヤーンが順々に、第１の繊維材料種類の複数のフィラメント及び第２の繊維材料種類の複数のフィラメントを有し、第１の繊維種類が少なくとも約４％の伸びで第２の繊維種類より高い伸びを有する。拡張ホースは、接続具、連結具、ブラケット、ホースクランプ又はその他のホースを含む組立品の一部であって良い。
2011514953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側チューブ、繊維補強材及び外側被覆を備え、前記補強材が複数のナイロンヤーンと複数のポリエステルヤーンから実質的に成る拡張ホース。
【請求項２】
前記繊維補強材が、編組され、螺旋状にされ又は巻かれたヤーンの平衡にされた補強層を備えるとともに、前記ナイロン及びポリエステルヤーンが、前記平衡にされた層において、交互形式で配置される請求項１に記載の拡張ホース。
【請求項３】
前記補強材が、前記ナイロンヤーンの第１の編組層と、前記ポリエステルヤーンの第２の編組層とを備える請求項１に記載の拡張ホース。
【請求項４】
前記第２の編組層が、前記第１の編組層に対して相対的に外側の層である請求項３に記載の拡張ホース。
【請求項５】
前記編組層がそれらの間にゴム層を有し、かつ前記繊維補強材が実質的に接着処理によって含浸される請求項４に記載の拡張ホース。
【請求項６】
６．９ＭＰａ〜２０．７ＭＰａの範囲の内部圧力で、約１３％〜約３５％の範囲の容積拡張を有する請求項５に記載の拡張ホース。
【請求項７】
少なくとも６２ＭＰａの破裂圧力を有する請求項６に記載の拡張ホース。
【請求項８】
内側チューブ、繊維補強材及び外側被覆を備え、前記補強材が複数のヤーンを備え、かつ前記ヤーンが第１の繊維材料種類の複数のフィラメントと、第２の繊維材料種類の複数のフィラメントとを備え、第１の繊維種類は、少なくとも約１７％で、かつ第２の繊維種類の破断伸びより約４％から６％伸びが高い破断伸びを有する拡張ホース。
【請求項９】
前記繊維補強材が、前記第２の繊維種類のヤーンの第２の補強層の内側にある、前記第１の繊維種類のヤーンの第１の補強層を備える請求項８に記載の拡張ホース。
【請求項１０】
前記２つの補強層の間に、摩擦層をさらに備える請求項９に記載の拡張ホース。
【請求項１１】
各前記補強層が、編組層であり、或いは、螺旋状にされ若しくは巻かれた層の平衡にされた一対である請求項１０に記載の拡張ホース。
【請求項１２】
前記繊維補強材が、実質的に接着処理によって含浸される請求項１１に記載の拡張ホース。
【請求項１３】
前記第１の繊維種類がナイロンであって、かつ前記第２の繊維種類がポリエステルである請求項１２に記載の拡張ホース。
【請求項１４】
前記繊維補強材が、編組され、螺旋状にされ又は巻かれたヤーンの平衡にされた補強層を備え、前記ヤーンが前記第１及び前記第２の繊維材料種類のブレンドを備える請求項８に記載の拡張ホース。
【請求項１５】
前記繊維補強材が、編組され、螺旋状にされ又は巻かれたヤーンの平衡にされた補強層を備え、前記２種類の繊維材料が２つの各々の種類のヤーンとして存在し、かつ前記２種類のヤーンが前記平衡にされた層において交互形式で配置される請求項８に記載の拡張ホース。
【請求項１６】
６．９ＭＰａ〜２０．７ＭＰａの範囲の内部圧力で、約１３％〜約３５％の範囲の容積拡張を有する請求項８に記載の拡張ホース。
【請求項１７】
圧力変動を平滑化するための拡張ホースと、少なくとも１つの接続具、連結具、ブラケット、ホースクランプ、又は他のホースを備え、前記拡張ホースが内側チューブ、繊維補強材及び外側被覆を備え、前記補強材が複数のヤーンを備え、かつ前記ヤーンが第１の繊維材料種類の複数のフィラメントと、第２の繊維材料種類の複数のフィラメントとを備え、第１の繊維種類は、少なくとも約１７％で、かつ第２の繊維種類の破断伸びより約４％から６％伸びが高い破断伸びを有するホース組立品。
【請求項１８】
ａ）チューブを形成する工程と、
ｂ）平衡にされた編組層において交互形式で配置され、あるいは、ナイロンヤーンの第１の編組層及びポリエステルヤーンの第２の編組層に配置された、これら２種類のヤーンを有する平衡にされた編組層において、ポリエステルのヤーン及びナイロンのヤーンを備えるとともに、アラミド、ガラス又は金属の繊維又はヤーンを備えない補強材を、前記チューブに取り付ける工程と、
ｃ）前記第１及び前記第２の編組層の間に摩擦ゴム層を取り付ける工程と、
ｄ）所定の破裂圧力評価及び容積拡張の拡張ホースを形成し、これにより、液圧システムにおいて圧力パルスを平滑にできるように、ゴム及び／又は繊維の被覆層を取り付ける工程と
を備える方法。
【請求項１９】
前記補強材が、前記ナイロンヤーンの第１の編組層と、前記ポリエステルヤーンの第２の編組層とから実質的に成り、かつ前記ヤーンは実質的に接着処理によって含浸される請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記容積拡張が、６．９ＭＰａ〜１７．２ＭＰａの範囲の圧力で、１３％より大きくなり、前記ナイロンの層が前記ポリエステルの層に対して相対的に内側の層であって、かつ前記ナイロンヤーンが前記ポリエステルヤーンよりも大きい破断伸びを有する請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
６．９ＭＰａ〜１７．２ＭＰａの範囲の圧力で、１３％より大きい容積拡張を有し、かつ内側チューブ、繊維補強材及び外側被覆を備え、前記補強材が、単一の平衡にされた層又は２つの分離された平衡にされた層において、複数のナイロンヤーンと複数のポリエステルヤーンを備えるとともに、アラミド、ガラス、又は金属の繊維又はヤーンを有していない拡張ホース。
【請求項２２】
前記１つの層又は複数の層が編組されている請求項２１に記載の拡張ホース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してパワーステアリング用途に適した高圧拡張制御ホースに関し、特に、ナイロン及びポリエステルの両方のフィラメントを備えた繊維補強層を有する拡張ホースに関し、具体的には、ナイロンの第１の編組補強層と、ポリエステルの第２の編組補強層とを備える拡張ホースに関する。
【背景技術】
【０００２】
拡張ホースは、例えば、液圧システム、パワーステアリングシステム、又は同等物のように、高圧流体輸送システムや流体動力システムにおいて使用される。圧力振動がホースに作用される斯様な動的アプリケーションにおいて、制御された又は所定の量の容積拡張を有する拡張ホースは、圧力変動を平滑化し、振動を減衰させ、ノイズを減少させ、或いは他の方法で圧力パルスに対するシステム応答を改善するのに有用である。容積拡張は、高圧流体が供給されたときのホースの内部容量の変化に言及する。拡張制御は、所定の内部圧力で所定量の容積拡張を示すように設計されたホースに言及する。斯様なホースは、一般的に“拡張ホース（expansion hose）”と言及される。拡張ホースに使用されても良い１つの分類体系は、ｃｃ／ｍで特定されるホースのユニット長さ当たりの容積拡張に基づく。ＳＡＥインターナショナルのＳＡＥ Ｊ２０５０によって示される標準は、９．８５ｍｍの内径（“ＩＤ”）を有するホースにおいて、内部圧力９．０ＭＰａで１０〜４６ｃｃ／ｍの範囲の容積拡張を有する、パワーステアリング圧力ホース用途のための拡張ホースを記載する。乗物製造業者によって示される他の仕様は、高拡張パワーステアリングホースに、約１０ｍｍのＩＤにおいて、９．０ＭＰａで２７〜４０ｃｃ／ｍの容積拡張を有することを要求する。このように、拡張ホースは、多少任意で低拡張ホース又は高拡張ホースにさらに分類されても良い。低拡張ホースは、所定の最大動作圧力で、約１３％〜約３５％の相対容積拡張を有しても良い。高拡張ホースは、所定の最大動作圧力で、約３５％より大きい容積拡張を有しても良い。
【０００３】
拡張ホースは概して、最大動作圧力の約４倍の破裂圧力を有するように設計される。高破裂圧力は概して、高強度のワイヤ、繊維又はヤーンの補強層を使用することによって得られる。しかし、高破裂圧力及び高容積拡張は、相反する目的であろう。
【０００４】
拡張ホースが繰り返し高圧パルスのような動的条件下にさらされるとき、耐疲労性も要求される。例えば、ＳＡＥ Ｊ２０５０は、設計動作圧力１０．５ＭＰａにおける１００％ピーク圧力サイクル２００，０００の最低性能を要求する。残念ながら、拡張ホースにおける要求が、概してより高い圧力、温度及び耐疲労性に向かっていくとき、ある程度の最小破裂圧力、ある程度の動作圧力における所定の容積拡張、及び高い耐衝撃疲労性を有するという３つの目的は、相反することが見出される。単純に動作圧力を高めることは、容積拡張を増加させるとともに疲労寿命を短くする。補強材の量を増加させることは、破裂圧力を増加することができるが、同時に容積拡張を減少させる。編組角度又はスパイラル角度のような補強材のパラメータは、容積拡張を若干制御するために使用され得るが、通常の最適設定からのずれは、長さ安定性のようなホース性能の他の側面にも悪影響を引き起こす。
【０００５】
米国特許第５１７２７２９号明細書は、外側圧力ホースに対して同軸的に広がる、内側可撓性中空本体を有する拡張ホースの一例を開示する。斯様な二重ホース設計は複雑である。
【０００６】
米国特許第７０６３１８１号明細書は、例えばナイロンのような材料が編組され、螺旋にされ又は織られた形状にある２つのチューブ状の補強層によって被覆された、多層内側コアを有するパワーステアリングホースを開示する。ホースの拡張は、ヤーンの伸長やそれに適用される角度を通じて制御されることが報告されているが、その例は提供されていない。
【０００７】
米国特許第５６６０２１０号明細書は、１０％破断伸びを有するポリエステルスレッド（thread）の下側層、及びポリエステル又はポリビニルアルコールスレッドの上側層を含む、少なくとも２つの補強スレッド層を有する補強ホースを開示する。結果物であるホースは、優れた耐疲労性を有するが、非常に小さい容積拡張を有することが報告されている。米国特許第５６６０２１０号明細書は、２つの特徴、すなわち耐疲労性及び容積拡張を、同時に満足させる補強スレッドがなかったことを教示する。２つの層の材料が変更させられたときでも、これら２つの相反する特徴を満足に調整する構造は未だにない。
【０００８】
米国特許第６８０７９８８号明細書は、少なくとも第１及び第２の繊維の第１及び第２の補強層を有し、かつ、２つの層がフィラメントの一部のみを濡らす接着剤によって共に接着される熱可塑性補強ホース構造を開示する。径方向拡張及び軸方向伸長は、捩り撚り効果を平衡させるために２つ１組で反対に巻かれた、螺旋層のピッチ角度によって影響されるといわれている。
【０００９】
米国特許第５３１６０４６号明細書は、有機繊維の１以上の補強層を有するパワーステアリングホースを開示する。ホースは、９ＭＰａにおいて２０〜２６ｃｃ／ｍ（９１ｋｇｆ／ｃｍ２において６〜８ｃｃ／フィート）の容積拡張を示し、これは約３５％の容積拡張に対応する。
【００１０】
米国特許第５０７７１０８号明細書は、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、綿、ビニロン、アラミド、及び同等物から選択される材料の編組形状である繊維補強材を含むホースのための複合積層体を開示する。
【００１１】
米国特許第６６７７０１８号明細書は、スチールワイヤ補強層及び芳香族ポリアミドベースの有機繊維補強層を含む、複数の補強層を有する高圧ホースを開示する。
【００１２】
米国特許第７１４３７８９号明細書は、好ましくは同一、又は少なくともそれらの弾性率が同様である奇数の補強プライ層を有する高圧ホースを開示する。
【００１３】
米国特許第３３８３２５８号明細書は、ポリエステルフィラメントを備え、かつ編組されたヤーンの少なくとも１つの層を有する高圧ホースを開示する。
【００１４】
米国特許第３６０５８１８号明細書は、合成又は天然フィラメントを備える無撚りマルチフィラメントヤーンのバインダー含浸されたリボンの少なくとも１つの編組層を有する高圧ホースを開示する。好ましい材料は、溶融ブレンドされたナイロンとポリエステルの複合フィラメントである。
【００１５】
特開平２−１４７３２８号公報は、ポリエステルコアとナイロンシース（sheath）のコア・シース複合体繊維を備える補強樹脂ホースのための心線を開示する。しかしながら、当分野では異なる性能の２つの繊維をブレンドすることは、概してブレンド比に対する一次関係には従わず、結果として得られる性能は、比例未満である（ウエリントンシアーズ産業繊維ハンドブック［Wellington Sears Handbook of Industrial Textiles］§２９２（１９６３年）参照）。
【００１６】
米国特許第４８９８２１２号明細書は、約７〜１１ｇ／デニールの強力、及び約９％〜約１７％の破断伸びを有する第２の繊維（好ましくはポリエステル）に対して、交互に隣接するような関係で配置され、かつ約１２〜約２５ｇ／デニールの強力、及び約２％〜約８％の破断伸びを有する第１の繊維（芳香族ポリアミド）を備える、螺旋状に反対に巻かれた一対の補強層を有する可撓性補強ホースを開示する。ケブラーの第１の編組層、及びポリエステルの第２の編組層を有するホースの一例は、凡庸な耐曲げ疲労性を示した。開示されたホースの容積拡張は、非常に低く拡張ホースとは考えられない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、例えばパワーステアリングホースのような高圧力用途に、所定の容積拡張及び優れた耐圧力衝撃疲労性を提供する拡張ホースを対象とする。特に、本発明は、従来のホースより高い容積拡張及び／又は動作圧力において、改良された耐衝撃疲労性及び破裂圧力を有する拡張ホースに関する。換言すると、本発明は、２つの相反する特性、すなわち耐衝撃疲労性及び容積拡張制御を同時に最適化する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、内側チューブ、繊維補強材及び外側被覆を有する拡張ホースを対象とする。繊維補強材は、順に第１の繊維材料種類と第２の繊維材料種類のフィラメントを含む複数のヤーンを含む。一実施形態において、第１の繊維種類は、第２の繊維種類よりも少なくとも約４％伸びが高い破断伸びを有する。他の実施形態において、第１の繊維種類はナイロンであって、第２の繊維種類はポリエステルである。
【００１９】
繊維補強材は、各々が各繊維種類である２つの分離した繊維層として存在して良い。これら層は、平衡にされた補強層であって、第１の繊維種類のヤーンの層は、第２の繊維種類のヤーンの層の内側にあって良い。繊維層は、編組され、巻かれ又は螺旋状にされた、巻き方向が反対である一対であって良い。
【００２０】
拡張ホースは、２つの補強層の間にさらに摩擦層を含んでいて良い。繊維補強材は、接着処理によって実質的に含浸されていて良い。
【００２１】
他の実施形態では、拡張ホースの繊維補強材は、編組され、螺旋状にされ又は巻かれたヤーンの平衡にされた補強層であって良く、そのとき、ヤーンは第１及び第２の繊維材料種類のブレンドである。１つより多い斯様な層が使用されても良い。
【００２２】
他の実施形態では、拡張ホースの繊維補強材は、編組され、螺旋状にされ又は巻かれたヤーンの平衡にされた補強層であって良く、そのとき、２種類の繊維材料は２つの各種類のヤーンとして存在し、２種類のヤーンは平衡にされた補強層において交互形式で配置される。２種類の繊維材料は、ナイロンとポリエステルであって良い。
【００２３】
本発明の拡張ホースの一実施形態は、約１０００ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉの範囲の圧力で、１３％〜約３５％の範囲の容積拡張を有していて良い。このようにして、拡張ホースは、液圧システムにおいて圧力変動を減少し、又は平滑化するのに適したものとなって良い。
【００２４】
本発明は、上記の拡張ホースと、少なくとも１つの接続具（fitting）、連結具（coupling）、ブラケット（bracket）、又は他のホースを含む組立品も対象とする。
【００２５】
下記の発明の詳細な説明によってさらに良く理解させるために、前記は、本発明の特徴及び技術的な優位点をむしろ広く概説したものである。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の付加的な特徴及び優位点は、この後述べられる。開示される概念及び特定の実施形態は、本発明と同じ目的を達成するために、他の構造を改変又は設計する根拠として直ちに使用されて良いことを、当分野の当業者によって理解されるに違いない。斯様な等価の構成は、添付の特許請求の範囲に記載された発明の精神及び範囲から逸脱しないことを、当業者によって直ちに理解されるに違いない。構成及び操作方法の両方に関し、更なる目的及び優位点とともに、本発明の特徴であると信じられる新規の特徴は、添付図面との関係が考慮されたとき、下記の説明からより良好に理解される。しかしながら、各図面は、単に説示及び説明を目的として提供されるものであって、本発明の限定を定義するものとして意図されたものでないことは、明らかに理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
添付図面は、明細書に組み入れられかつその一部を形成し、同等の符号が同等の部材を示し、かつ本発明の実施形態を示し、本記載とともに本発明の本質を説明するために提供される。図面において：
【００２７】
【図１】本発明に従って構成された拡張ホースの一部破断斜視図である。
【００２８】
【図２】本発明の一実施形態に従ったホース組立品の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１を参照すると、本発明の一実施形態に従って構成された拡張ホースが示される。拡張ホース１０は、内側チューブ１１、摩擦層１３によって分離された編組層１２、１４を備える補強材、及び補強層１４上に位置される外側被覆１５を備える。チューブ１１は、例えばエラストマー又はプラスチックのような１以上の可撓性材料の１以上の層を備えていて良い。概して補強材は、１以上の異なる繊維層を備えていて良く、それら層は、平衡にされた編組層、又は平衡にされた螺旋層であって良く、かつ２種類の繊維を備える。平衡にされたは、ホース周りの各方向において、等しい数の巻かれ、螺旋状にされ、又は編組された同等のヤーンを有することを意味する。それはさらに、反対巻き方向のヤーンが事実上、等しいが反対の巻き角度を有することを意味する。反対に巻かれたヤーンが、半径方向において同じ位置、すなわち同じ層にない場合、半径方向位置が異なることを補償するために、僅かに異なる巻き角度が使用されて良い。平衡にすることは、ホースがねじれようとする傾向を最小化する。図１の実施形態は、内側チューブ１１上で編組された、２つの編組補強層１２、１４を示す。チューブの内側表面材料は、流体及びホース内部が曝露される環境条件に耐久するように選択された、１以上の適当な可撓性エラストマー又はプラスチック材料で形成されて良い。被覆１５は、外部接触環境に耐久するように設計された、１以上の適当な可撓性エラストマー又はプラスチック材料で形成されて良い。被覆１５は、耐摩耗性又は他の特別な特性のための繊維被覆部材を含んでいて良い。摩擦層１３は、２つの繊維補強層を共に結合又は接着するように設計された、１以上の適当な可撓性エラストマー又はプラスチック材料で形成されて良い。チューブ１１、摩擦層１３及び被覆１５は、同一の材料又は異なる材料で形成されて良い。チューブ１０は、例えば型成形、巻き付け、加硫及び／又は押し出しのようなステップを含む方法によって成形されて良い。
【００３０】
本発明に従うと、補強材は２つの異なる種類の合成ポリマーフィラメントの繊維を備える。２種類の合成繊維は、ポリアミド、ポリエステル、芳香族ポリアミドすなわちアラミド、レーヨン、アクリル、アセテート、ポリビニルアルコール、ポリアリーレンサルファイド、ポリオレフィン及び同等物から選択されて良い。好ましくは、一方の繊維種類は、他のものより破断伸びが高いものである。２つの繊維種類の伸びの差は、パーセント伸びにおいて、４％以上であって良い。一実施形態において、内側繊維層１２は、例えばナイロン、アクリル及び同等物のような相対的に高い伸び材料の繊維を備える。好ましい内側繊維層１２のための高い伸び材料は、ナイロンである。好ましいナイロンは、ナイロン６６である。同じ実施形態において、外側繊維層１４は、例えばアラミド、ポリエステル、レーヨン、ポリフェニレンサルファイド（“ＰＰＳ”）、ポリエチレンナフタレート（“ＰＥＮ”）、ポリベンゾビスチアゾール（“ＰＢＴ”）、超高分子量ポリエチレン（“ＵＨＭＷＰＥ”）、及び同等物のように、相対的に高いモジュラスで低い伸び材料の繊維を備える。好ましい低い伸び材料は、ポリエステルである。好ましいポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート（“ＰＥＴ”）である。このように一実施形態では、内側層１２はナイロンフィラメントを備えるとともに、外側層１４はポリエステルフィラメントを備える。代替的に、内側繊維層１２は低い伸び繊維から構成され、外側繊維層１４は高い伸び繊維から構成されても良い。
【００３１】
本発明に従うと、拡張ホース補強材としての高い伸びと低い伸び繊維の組み合わせは、いずれか一方の材料で達成されるより良好な性能特性を提供することが見出された。性能改良は、繊維特性に基づく一次関係によって予測されるよりも顕著であろう。例えば、ナイロンとポリエステル補強材の組み合わせは、例えばパワーステアリング用途において要求されるように、高破裂圧力、高い耐圧力衝撃疲労性及び相対的に高い容積拡張を要求する拡張ホースにとって優位である。本発明はさらに、特定の用途のためにホース拡張を調整し、液圧システムにおける共振を減少させ、液圧又は非液圧システムにおけるノイズを減少させる改良された方法を提供する。例えば米国特許第５１７２７２９、６１５５３７８号明細書に記載されるように、ケーブル又は他の複合装置を調整することを必要とせずに、これら優位点は成立して、より単純なシステム及び／又はコスト削減をもたらす。
【００３２】
本発明の一実施形態において、補強層１２、１４は、例えば、規則的な交互の配列で編組された、いくつかのナイロンヤーンといくつかのポリエステルヤーンのように、いくつかの高い伸びヤーンといくつかの低い伸びヤーンを含む単一の編組層に一体化されていて良い。例えば、複数キャリア編組機における１つおきのブレーダーキャリアにポリエステルヤーンが適用され、他のキャリアにナイロンヤーンが適用され得る。キャリアがマルチ−エンド機能（multi-end capability）を有する場合、編組パターンは、多数のナイロンエンドが、他の多数のポリエステルエンドと交互になり得る。または他の例として、１つおきのヤーンのエンドが、ナイロンヤーンと交互にあるポリエステルヤーンになり得る。ホースは、拡張ホース用途の設計要求に従って、２以上の同様の補強ヤーン層を有していても良い。補強層は、摩擦層又は接着層によって分離されていても良い。
【００３３】
更なる他の実施形態では、補強層１２、１４は、例えばナイロンフィラメントとポリエステルフィラメントのブレンドのように、高い伸びフィラメント又は繊維と、低い伸びフィラメント又は繊維のブレンドを備えるブレンドヤーンの単一編組層に一体化されて良い。ブレンドは好ましくは、２つのステープル繊維混合のヤーンスパンであり、または２つの材料が共に撚られたフィラメント諸撚りヤーン（filament plied yarn）である。好ましくはブレンドヤーンは、コア・シース構造ではない。好ましくは、各フィラメントは、高い伸び材料又は低い伸び材料、すなわちナイロン又はポリエステルから構成され、２つの材料の分子的ブレンドではない。ホースは、ホース用途の設計要求に従って、２以上の同様の層を有していて良い。
【００３４】
ナイロンは、例えばポリヘキサメチレンジアミンアジパミドであるナイロン６６、及びポリカプロラクタムであるナイロン６を含む、ポリマー鎖の主要部分として繰り返しのアミド基を有するいかなる長鎖合成ポリアミドに言及する。高強力ポリアミド繊維又は標準強力繊維は、本発明の実施形態において使用されて良い。代表的なナイロン繊維は、例えばデュポン（DuPont）、アコーディス(Acordis)、ソルーシア（Solutia）のような会社によって販売される。有用なナイロンヤーン又はスレッドは、約１３％〜約２７％、好ましくは少なくとも１７％、又は約１９％〜約２１％の破断伸びを示していて良い。有用なナイロンヤーンは５００〜５０００デニールの範囲にあって良く、及び／又は、選択的に約１〜５回／インチの撚りで、より小さい多数のスレッドから撚られても良い。
【００３５】
ポリエステルは、例えばポリエチレンテレフタレートすなわちＰＥＴを含む、ポリマー鎖の主要部分として繰り返しのアミド基を有する、少なくとも約８５重量％の、２価アルコールとテレフタル酸のエステルによって構成されるいかなる長鎖合成ポリマーに言及する。高強力又は標準強力ポリエステル繊維が使用されて良い。代表的なポリエステル繊維は、例えばデュポン、アコーディス、コーサ（KoSa）のような会社によって販売される。有用なポリエステルヤーン又はスレッドは、約１０％〜約１９％、又は約１１％〜約１９％、又は約１５％の破断伸びを示していて良い。有用なポリエステルヤーンは５００〜５０００デニールの範囲にあって良く、及び／又は、選択的に約１〜５回／インチの撚りで、より小さい多数のスレッドから撚られても良い。
【００３６】
このように、本発明の一実施形態では、補強材として、高い伸びすなわち約１７％より大きい伸びを有するヤーンと、それより低い伸びのヤーンであって、高い伸びのヤーンより少なくとも約４％小さい伸びを有するヤーンとを選択することによって、所定の容積拡張及び優れた疲労寿命が、拡張ホースにおいて達成され得る。他の実施形態では、２つのヤーン両方は、９％又は１０％より大きい伸びを有するとともに、少なくとも約４％伸びの伸び差を有していて良い。このようにして、本発明に従う拡張ホースは、６．９ＭＰａ（１０００ｐｓｉ）から１７．２ＭＰａ（２５００ｐｓｉ）まで又は２０．７ＭＰａ（３０００ｐｓｉ）までの範囲にある所定の動作圧力において、およそ１３％〜３５％の範囲にある容積拡張を示すように形成されて良い。
【００３７】
ヤーンは、チューブ、摩擦層又は被覆に対する接着性を改良するために、及び／又は工程や操作性を改良するために接着処理されて良い。レゾルシノールホルムアルデヒドラテックス（“ＲＦＬ”）、エポキシ、イソシアネート、ウレタン及び同等物を含む、当分野で知られている種々の処理が有用であろう。好ましい実施形態において、ヤーンは、接着処理によって、ヤーンが結果として実質的に完全に含浸されるような方法で処理される。ヤーンは、ゴム糊又はＲＦＬをコートしかつ乾燥することによって、接着するために処理されて良い。含浸は一般的に、十分に低粘度の接着処理剤を有するディップタンク中にヤーンを走行させ、かつ、ディップタンク内部及び／又は外部で、ヤーンに処理剤が作用されるように、１以上のダイ又はローラが使用されることによって達成され得る。ホースの加硫と同時に、接着剤は熱によって反応させられて良く、これにより、ヤーン又はフィラメントが、互いに及び／又はホースの１以上のゴム又はプラスチック層に強力に接着される。
【００３８】
繊維補強層は、編組され又は螺旋に巻かれていて良い。編組層は、各方向においてチューブ周りに巻かれ、かつ、オーバー／アンダーが繰り返される方法で置かれた一定数のエンドを含む。１つの有用な配置は、２オーバー２アンダーパターンで編組された４エンドである。他の有用な編組パターンは、３オーバー３アンダーである。それでもなお、いかなる所望の編組パターン及び／又はエンド数が使用されても良い。螺旋角度は、ホースの長手軸に対して約５４°４４′のいわゆる“中立角度（neutral angle）”若しくは“ロック角度(lock angle)”、又はこれらに近似したものであって良い。そして、螺旋巻きが使用される場合、層は好ましくは、等しい数のヤーン及び等しいピッチであるが、平衡のために反対の巻き方向である２つの層を含む。反対方向で螺旋にされた層は、それらの間に摩擦層又は接着層を含んで良い。螺旋又は編組構造のいずれの場合も、螺旋角度は、約４０〜６０°の範囲にあって良く、好ましくは４７〜６０°の範囲又は約５４°である。
【００３９】
典型的な編組工程において各ブレーダーデッキは、完成される層のために、要求される数のヤーンキャリア又はスピンドルを有することが可能である。キャリアの半分は時計回りに、半分は反時計回りに進行することが可能である。各キャリアは、シングル−又はマルチ−エンドヤーンを包含するコップ又はスプールを有しても良い。エンド数、ヤーンの径又は体積、及び編組密度は、所望レベルの被覆率を提供するために選択されても良い。５０％〜約１００％、又は約６０％〜約９５％の範囲の被覆率が優位であろう。概して、接着性のために良好なゴム含浸ができる十分な開口を可能にしつつ、可能な限り高い編組密度であることが望ましい。
【００４０】
チューブ、摩擦層及び／又は被覆に有用なゴム材料は、クロロスルフォン化ポリエチレン（“ＣＳＭ”）、塩素化ポリエチレンエラストマー（“ＣＰＥ”）、ニトリル、水素化ニトリル、フロオロエラストマー、エチレン−α−オレフィンエラストマー（例えば、ＥＰＭ，ＥＰＤＭ及び同等物）及び同等物を含む。ゴム材料は、例えばフィラー、短繊維、可塑剤、酸化防止剤、オゾン亀裂防止剤、安定剤、加工助剤、エキステンダー、定着剤、助剤、加硫剤、硬化剤、及び同等物のように、当分野で周知である種々の原料が含まれるように配合されて良い。プラスチック材料又は熱可塑性エラストマーは、同様に配合され、及び／又はゴムの代わりに又はゴム材料に加えて、チューブ、摩擦層及び／又は被覆に使用されて良い。
【００４１】
本発明に従うと、ホースを製造する公知の方法は概ね使用されて良い。チューブは押し出され、又はマンドレル上に積み重ねられて良い。補強材は、上記したようにチューブに取り付けられて良い。摩擦層は、必要に応じて補強材の上に巻かれ、積層され又は押し出されて良い。同様にゴムの被覆層は、最後の層として巻かれ、積層され又は押し出されて良い。代替的に又は加えて、繊維被覆が、ホースの上に編組され、巻かれ又は螺旋状にされて良い。繊維被覆材料は限定されないが、好ましくは、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、綿、アラミド、又はいかなる他の適当な繊維、又はこれらのブレンドを備えて良いスパンヤーンで構成されて良い。
【実施例】
【００４２】
パワーステアリング用の拡張ホースが、本発明の一実施形態に従って作製され、ここでは実施例ホースとして言及される。本拡張ホースの性能ターゲットは、６２ＭＰａ（９０００ｐｓｉ）の最小破裂圧力、１５．５ＭＰａ（２２５０ｐｓｉ）における２２〜３０％の容積拡張を含んでいた。
【００４３】
３つの比較ホースは、従来の方法に従って作製され、ここでは比較例Ａ、Ｂ及びＣとして言及される。例Ａ及びＢ及び実施例ホースは、同一の設備で作製され、かつ約１．５ｍｍ（０．０６０インチ）厚さの塩素化ポリエチレン（“ＣＰＥ”）の同一の内側チューブと、ＣＰＥゴムの同一の外側被覆を有していた。各ホースの最終的な外径は、約２３．５ｍｍ（０．９２５インチ）であって、内径は約１２．７ｍｍ（０．５インチ）であった。比較例Ｃは、ＣＰＥの代わりにクロロスルフォン化ポリエチレン（“ＣＳＭ”）ゴムを使用し、かつゴムの内側チューブ層が他の比較例に比べて若干厚かった。全てのホースは、２４キャリア、２オーバー２アンダーパターンで、中立角度で又は近似し、４エンドを有する、編組されたスパンポリエステルヤーン（８’ｓ／３）の外側繊維被覆を含んでいた。外側繊維被覆は、環境条件に耐久するために意図されたが、実質的な機械的強度を提供しなかった。編組補強層は全て、２４キャリアのそれぞれにおいて４エンドで、約５４°のおよそ中立角度で２オーバー２アンダーパターンで製造された、平衡にされた編組であった。補強ヤーンは下記でさらに詳しく述べられる。２つの編組された補強層の間に、０．２５〜０．５ｍｍ（１０〜２０ミル）厚さで、チューブ及び被覆と同じ組成物から成る摩擦層があった。
【００４４】
比較例Ａのホースは、ナイロン６６ヤーン（８４０−３デニールヤーン、４エンド編組）の２つの編組層によって作製された。比較例Ｂのホースは、ポリエステルヤーン（１５００／２デニールヤーン、４エンド編組）の２つの編組層によって作製された。ヤーンの引張強さ及び伸びは、表１に示される。比較例Ｃは比較例Ａと同様に作製されたが、比較例Ａに比べて容積拡張を減少させるために、２ｍｍ（０．０８０インチ）厚さのより厚い内側層を有していた。本発明の実施例は、ナイロン６６ヤーン（８４０−２デニールヤーン、４エンド編組）の１つの編組層、続いてポリエステルヤーン（１５００／２デニールヤーン、４エンド編組）の１つの編組層によって作製された。ヤーンは全て、実質的に完全にヤーンに含浸したＲＦＬによって接着処理されていた。
【００４５】
ホースは容積拡張試験が行われ、１５．５ＭＰａ（２２５０ｐｓｉ）の内部圧力で、かつＳＡＥ Ｊ２０５０の手順に従って容積拡張％が測定された。ホースはさらに、ＡＳＴＭ Ｄ３８０“ゴムホース用標準試験方法”の手順に従って、破裂圧力試験が行われ、２回試験の平均として報告された。ホースはさらに、１５．５ＭＰａ（２２５０ｐｓｉ）の衝撃圧力及び１３５℃（２７５°Ｆ）の温度下で、ＳＡＥ Ｊ３４３に従って衝撃寿命試験が行われた。平均衝撃寿命は、３回試験の平均に基づいて報告される。さらにホースの長さ変化％が、ＳＡＥ Ｊ３４３の試験手順及びＳＡＥ Ｊ５１７の測定手順に従って測定された。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
ナイロン補強材のみ使用した比較例Ａは、所望の特性ターゲットの組み合わせに合致しなかった。所望の破裂圧力評価を達成するために、十分なナイロンヤーンを使用したことによって、非常に高い容積拡張（約４０％）がもたらされた。衝撃試験条件において、ホースは平均２５８，１３４サイクルのみで破損した。比較例Ｃは、同じナイロン補強層において、容積拡張を低下させるように調整するために、他の変数、すなわち内側チューブ厚さを利用したことを示す。それでもなお比較例Ｃは、２７７，３９９サイクルの衝撃試験寿命を示した。
【００４８】
ポリエステル補強材のみを使用した比較例Ｂは、所望の特性ターゲットの組み合わせに合致しなかった。所望の破裂圧力評価を達成するために、十分なポリエステルヤーンを使用したことによって、非常に低い容積拡張がもたらされた。衝撃試験結果は十分であったが、低い容積拡張は、特定のパワーステアリング用途、例えばある程度のノイズ限界、ダンピング要求及び同等のものを要する用途にとっては十分でなかった。
【００４９】
一方、ナイロン補強層と、ポリエステル補強層を使用した実施例ホースは、特性ターゲットに合致し又は上回った。特に、衝撃試験寿命は予想を遥かに上回り、１，８８２，７８９サイクルの平均寿命を示した。実施例は、より少ない合計補強ヤーンを有していたにもかかわらず、比較例Ａと比較例Ｂの間くらいで機能する代わりに、衝撃寿命及び破裂圧力の両方が、比較例よりも良好であることを示した。
【００５０】
各ホースの長さ変化は正常限界内であった。
【００５１】
本発明はさらに、本発明の一実施形態に従った拡張ホースと、１以上の接続具、連結具、取付具（mount）、その他ホース及び同等物とを有する拡張ホース組立品に関する。本発明の一実施形態に従った拡張ホース組立品は、図２に示される。図２を参照すると、拡張ホース組立品２０は、拡張ホース１０と、リターンホース２１とを有する。拡張ホース１０の２つの端部は、高圧接続具２４、２６を有する。接続具２４は、ホースへのクリンプ接続と、液圧システムの一部であっても良い他のネジ式液圧接続具に、取り付けられるためのスイベルナットとを有する。接続具２６は、同様のクリンプ接続、ナット及びエルボを含む。リターンホース２１の一方の端部は、バンドクランプ又は同等物（不図示であるが、場合により拡張ホース組立品の一部）によって、ニップル若しくは有刺(barbed)接続具、又は同等物に取り付けるための開口である。リターンホース２１の他方の端部は、同様にネジ式スイベルナットとエルボを有するクリンプ接続具である接続具２８を有する。組立品２０はさらに、所望の平行関係で２つのホースを共に保持するバンド接続具２２を有する。バンド接続具２２は、本実施形態に示されるように、バンド接続具に一体的に成型された取付ブラケット２９を含む。
【００５２】
本発明はさらに、改良された性能を有する拡張ホースを製造する方法に関する。一実施形態において、本方法は、（１）高い伸びの１又は複数の繊維補強層を有するホース設計を取り入れるステップ；及び（２）より低い破断伸びを有する繊維を、高い伸びの繊維の一部分に置換するステップを備える。置換された低い伸びの繊維量は、置換された高い伸びの繊維量より１０又は２０％以下少ない。高い伸びと低い伸びの繊維の破断伸びの差は、少なくとも約４％伸びであっても良い。好ましくは高い伸び繊維は、少なくとも１７％又はそれより大きい伸び、あるいは１９％〜２７％の伸びを有する。高い伸び繊維はナイロンであって良く、低い伸び繊維はポリエステルであって良い。このようにして、拡張ホースは、１０００ｐｓｉ〜３０００ｐｓｉの範囲の圧力で、少なくとも１３％の又は１３％〜３５％の範囲にある所定の又は特定の容積拡張を有するものから形成されて良い。
【００５３】
本発明及びその優位点が詳細に述べられたが、種々の変更、置換及び代替が、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、なされ得ることが理解されるに違いない。さらに本出願の範囲は、明細書で述べられた工程、機械、製法、物の組成物、手段、方法及びステップの特定の実施形態に限定されることが意図されていない。当分野の当業者が本発明の開示から直ちに理解するとき、ここで述べられた実施形態に対応するものと、実質的に同一の機能を果たし、又は実質的に同一の結果を達成する、現在ある又はその後開発される工程、機械、製法、物の組成物、手段、方法又はステップは、本発明に従って使用されても良い。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内における斯様な工程、機械、製法、物の組成物、手段、方法又はステップを含むことが意図されたものである。ここで開示された発明は、ここで特に開示されないいかなる要素を欠く場合、適当に実施されても良い。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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