(57)【要約】【課題】内層に蛇腹金属管を有する蛇腹金属管付ホースにおいて、内圧の繰返し作用によって蛇腹金属管が軸方向の端部で疲労破断するのを抑制することを目的とする。【解決手段】蛇腹金属管付ホース１０を、蛇腹金属管２２を内層に有し、径方向外側に補強層２０を含む外層を積層して成るホース本体１２の軸方向端部にソケット金具１６を外嵌して径方向内方にかしめた形態で構成する。そして蛇腹金属管２２における蛇腹部２４の軸方向端を拘束する拘束部としてのストレート形状部２６の蛇腹部２４側端の径を、隣接する蛇腹部２４の山部２４ａの径と谷部２４ｂの径との中間の径とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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軸方向端を拘束する拘束部の該完全蛇腹部側端の径を、隣接する該完全蛇腹部の山部の径と谷部の径との中間の径となしたことを特徴とする蛇腹金属管付ホース。
【請求項２】
請求項１において、前記拘束部の前記完全蛇腹部側端の径を、隣接する該完全蛇腹部における山部の径から谷部の径を差し引いた径の１／２の径の±５％の範囲内としたことを特徴とする蛇腹金属管付ホース。
【請求項３】
請求項１，２の何れかにおいて、前記拘束部が、前記蛇腹金属管の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。
【発明の詳細な説明】
【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５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、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６（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７（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（特に山部２２２ａ又は谷部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ＣＯ２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軸方向端を拘束する拘束部の該完全蛇腹部側端の径を、隣接する該完全蛇腹部の山部の径と谷部の径との中間の径となしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２のものは、請求項１において、前記拘束部の前記完全蛇腹部側端の径を、隣接する該完全蛇腹部における山部の径から谷部の径を差し引いた径の１／２の径の±５％の範囲内としたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記拘束部が、前記蛇腹金属管の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。
【００１７】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、内圧の作用によって蛇腹金属管が伸長変形したときに、蛇腹部（完全蛇腹部）の端を拘束する拘束部と隣接する蛇腹部との間で径方向の段差を生じて蛇腹部に部分的に大きな歪み，応力が発生する問題に着眼し、内圧の作用時においても拘束部と隣接する蛇腹部との間で径方向の段差を生ぜしめず或いはその段差を少なくするようになしたものである。
具体的には、拘束部の蛇腹部側端を、隣接する蛇腹部の山部の径と谷部の径との中間の径を有するように構成したものである。
【００１８】
このようになしておけば、内圧の作用によって拘束部に隣接した蛇腹部が軸方向に伸長変形したとき、拘束部が山部，谷部の縮径変形，拡径変形に対して強い抵抗力を発生させることがなく、従ってその強い抵抗力によって蛇腹部に、特に拘束部に近い部位に局部的に大きな歪み，応力を発生させて、そこで蛇腹金属管が疲労破断するといった問題を解決することができる。
【００１９】
本発明では、上記拘束部の蛇腹部側端の径を、隣接する蛇腹部における中心径、詳しくはその山部の径から谷部の径を差し引いた径の１／２の径の±５％の範囲内としておくことが望ましい（請求項２）。
【００２０】
本発明は、比較例図の図５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３）。
但し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。
【００２１】
【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。
【００２２】
ソケット金具１６は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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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３０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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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ストレート形状部２６の外径（蛇腹部２４側端の外径を含む）Ｄｃ（図３参照）が、蛇腹部２４における山部２４ａの径Ｄａと谷部２４ｂの径Ｄｂとの間の径（中間の径）とされている。
特にこの例では、外径Ｄｃが蛇腹部２４の中心径、即ち山部２４ａの径Ｄａから谷部２４ｂの径Ｄｂを差し引いた値の丁度１／２の径の±５％の範囲内の径とされている。
【００３１】
尚、この例では山部２４ａの径Ｄａがφ８．５ｍｍ、谷部２４ｂの径Ｄｂがφ５．５ｍｍ、板厚ｔが０．１５ｍｍとされている。
また蛇腹ピッチＰがＰ＝１．２ｍｍとされている。
【００３２】
以上のような本例の蛇腹金属管付ホース１０の場合、内圧の作用によって蛇腹部２４が、蛇腹ピッチの軸方向の広がり，山部２４ａの縮径変形，谷部２４ｂの拡径変形を伴って軸方向に伸長したとき、図４の模式図にも示しているようにストレート形状部２６、特にその図中右端の蛇腹部２４側端が、山部２４ａの縮径変形，谷部２４ｂの拡径変形に対して抵抗作用を特に及ぼさない。
従って山部２４ａ，谷部２４ｂを含む蛇腹部２４はストレート形状部２６による引張抵抗を特に受けることなく、自由に縮径変形及び拡径変形することができる。即ち蛇腹部２４が自在に軸方向に伸長することができる。
【００３３】
ストレート形状部２６の外径、厳密には蛇腹部２４側端の外径が蛇腹部２４の中心径ないしこれに近い外径とされており、蛇腹部２４が伸長変形したとき、図７（Ｂ）に示すような径方向の段差を特に生ぜしめず或いは段差が生じたとしても僅かであるからである。
【００３４】
従って本例によれば、内圧の繰返し作用によって蛇腹部２４が軸方向に伸長・収縮を繰り返した場合であっても、ストレート形状部２６に近い部位において、とりわけストレート形状部２６に近接した蛇腹部２４の山部２４ａ，谷部２４ｂにおいて局部的に大きな歪み，応力が発生するのが抑制され、そこから疲労破断を生じるといった問題を解決することができる。
【００３５】
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る。
例えば本発明は蛇腹部２４の軸方向端をインサートパイプ１４に溶接接合し、そのインサートパイプ１４が蛇腹部２４の拘束部として働く場合においても、その外径を本発明に従って定めておくことにより上記の問題を解決することができる。
【００３６】
或いはまた上記ストレート形状部２６に代えて不完全蛇腹部を蛇腹金属管２２の軸方向端部側に一体に形成した場合において、その不完全蛇腹部が拘束部として働いた場合においても、その不完全蛇腹部における蛇腹部２４側端の外径を本発明に従い定めておくことで、上記のような問題を解決することができる。
その他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】同実施例におけるインサートパイプと隣接する蛇腹部の要部を拡大して示す図である。
【図４】同実施例の作用を説明する説明図である。
【図５】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６】蛇腹金属管の伸縮の様子を示す説明図である。
【図７】図５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）
２４ａ  山部
２４ｂ  谷部
２６  ストレート形状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004190702.tif 000007
【図６】
2004190702.tif 000008
【図７】
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