(57)【要約】【課題】蛇腹金属管付ホースの端部を締結するに際し、蛇腹金属管とインサートパイプとの溶接部分に応力集中が生じず、同部分で破壊が生じる問題を解決する。【解決手段】蛇腹金属管付ホース１０の端部を締結するに際し、金属製のインサートパイプ１４を蛇腹金属管２２の先端から所定長に亘って蛇腹金属管２２内に嵌入させて、その嵌入部分においてインサートパイプ１４と蛇腹金属管２２とを径方向に重合させ、重合状態の下で蛇腹金属管２２の先端部をインサートパイプ１４に対し溶接により接合する。【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、径方向外側に弾性層を含む外層を積層したホース本体に対し、軸方向端部において金属製のインサートパイプを挿入する一方、該ホース本体の外面にソケット金具を外嵌して該ソケット金具を径方向内方にかしめ付け、該ホース本体の端部，インサートパイプ及びソケット金具を一体に固定して成る蛇腹金属管付ホースの端部締結構造であって、
前記インサートパイプを前記蛇腹金属管の先端から所定長に亘って該蛇腹金属管内に嵌入させて、その嵌入部分において該インサートパイプと該蛇腹金属管とを径方向に重合させ、該重合状態の下で該蛇腹金属管の先端部を該インサートパイプに対し溶接により接合したことを特徴とする蛇腹金属管付ホースの端部締結構造。
【請求項２】
請求項１において、前記溶接部を含む、前記蛇腹金属管の、前記インサートパイプを嵌入させた部分の径方向外側にも前記外層を積層させて、該インサートパイプを嵌入させた部分を、該インサートパイプと該外層とにより径方向内外両側から覆ったことを特徴とする蛇腹金属管付ホースの端部締結構造。
【請求項３】
請求項１，２の何れかにおいて、前記蛇腹金属管の端部に非蛇腹形状且つ実質的に軸方向にストレート形状をなす嵌合部を形成し、該嵌合部に前記インサートパイプを嵌入させたことを特徴とする蛇腹金属管付ホースの端部締結構造。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記ソケット金具が前記溶接部よりも前記ホース本体の端から離れる方向に長く延びていることを特徴とする蛇腹金属管付ホースの端部締結構造。
【請求項５】
請求項４において、前記ソケット金具が前記インサートパイプの嵌入側端と同位置まで若しくはそれよりも長く延びていることを特徴とする蛇腹金属管付ホースの端部締結構造。
【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、特に端部の締結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の燃料輸送用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）等が用いられてきたが、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、従来下記文献１，文献２，文献３に開示のものが公知である。
［文献１］　特開２００１−１８２８７２号
［文献２］　特開２００１−３４１２３０号
［文献３］　実開昭５１−１５０５１１号
【０００５】
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。
但し蛇腹金属管付ホースの場合、シール性を確保した端部の締結構造が問題となる。
【０００６】
従来、ホース端部については図８に示しているようにホース本体２００内に剛性の金属製のインサートパイプ２０２を挿入した上、内向き鍔状の基部２０６を備えたソケット金具２０４を外嵌し、そしてそのソケット金具２０４を径方向内方にかしめ付けることによって、ホース本体２００をインサートパイプ２０２に対しソケット金具２０４とともに締結固定し、併せて端部のシールをするようにしていた。
【０００７】
しかしながら内層に蛇腹金属管を有するホースの場合、その蛇腹金属管とインサートパイプとの十分な密着性が得難く、かしめ付部分において蛇腹金属管に傷があったりすると、そこから内部の流体が外部に容易に漏れ出てしまう。
そのためかかる蛇腹金属管付ホースの場合、蛇腹金属管の先端をインサートパイプに対し溶接接合してシール性を確保するといったことが行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
蛇腹金属管を金属製のパイプに溶接して接合し締結する手法として、通例図９に示す手法が一般に用いられる。
このうち図９（Ａ）に示す手法は、蛇腹金属管２１０の先端部を相手側の金属パイプ２０８の端面に突き合せてＴＩＧ溶接，ＹＡＧ溶接等の溶接を施すものであり、また（Ｂ）のものは、同じく相手側の金属パイプ２０８の端面に蛇腹金属管２１０の先端部を突き合せた状態で、高周波加熱によりろう付（銀ろう付）するものである。
【０００９】
しかしながらこのように蛇腹金属管２１０と相手側の金属パイプ２０８とを単に突き合せて溶接しただけであると、蛇腹金属管２１０に繰返し振動が加わったり、蛇腹金属管２１０が繰返し撓んだりすると、或いは蛇腹金属管２１０内部に圧力が繰返し付与されたりすると、相手側の金属パイプ２０８と蛇腹金属管２１０との境界部、即ちそれらの溶接部に応力集中が生じ、これによって溶接部で破壊が起こる恐れがある。
【００１０】
而して溶接部で破壊が起これば、蛇腹金属管２１０自身は何等破壊ないし損傷していないにも拘わらず、蛇腹金属管２１０を用いたホースそのものの柔軟性，振動吸収性，ガスバリヤ性等が損われ使用不能となってしまう。
【００１１】
以上燃料電池で使用される水素ガス輸送用ホースを例にとって説明したが、同様の問題はガス透過性の大きいＣＯ２等の冷媒や他の流体の輸送用として蛇腹金属管付ホースを適用した場合或いは自動車燃料の輸送用ホース等の透過規制の厳しい分野においても生じ得る問題である。
【００１２】
例えばガソリン等の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、或いは機器の高出力化による高温化，高圧力化によって蛇腹金属管付ホースを用いる場合、或いは水素同様に分子量の小さいＣＯ２を冷媒として用いる流体輸送用ホース等においても同様の問題が生じる。
【００１３】
【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の端部締結構造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、径方向外側に弾性層を含む外層を積層したホース本体に対し、軸方向端部において金属製のインサートパイプを挿入する一方、該ホース本体の外面にソケット金具を外嵌して該ソケット金具を径方向内方にかしめ付け、該ホース本体の端部，インサートパイプ及びソケット金具を一体に固定して成る蛇腹金属管付ホースの端部締結構造であって、前記インサートパイプを前記蛇腹金属管の先端から所定長に亘って該蛇腹金属管内に嵌入させて、その嵌入部分において該インサートパイプと該蛇腹金属管とを径方向に重合させ、該重合状態の下で該蛇腹金属管の先端部を該インサートパイプに対し溶接により接合したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２のものは、請求項１において、前記溶接部を含む、前記蛇腹金属管の、前記インサートパイプを嵌入させた部分の径方向外側にも前記外層を積層させて、該インサートパイプを嵌入させた部分を、該インサートパイプと該外層とにより径方向内外両側から覆ったことを特徴とする。
【００１５】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記蛇腹金属管の端部に非蛇腹形状且つ実質的に軸方向にストレート形状をなす嵌合部を形成し、該嵌合部に前記インサートパイプを嵌入させたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記ソケット金具が前記溶接部よりも前記ホース本体の端から離れる方向に長く延びていることを特徴とする。
【００１７】
請求項５のものは、請求項４において、前記ソケット金具が前記インサートパイプの嵌入側端と同位置まで若しくはそれよりも長く延びていることを特徴とする。
【００１８】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、インサートパイプをホース本体内に挿入した上、ソケット金具を径方向内方にかしめて３者を一体化して成る蛇腹金属管付ホースにおいて、そのインサートパイプを蛇腹金属管内に嵌入させて所定長に亘りインサートパイプと蛇腹金属管とを径方向に重合させ、その重合状態の下で蛇腹金属管の先端部をインサートパイプに対し溶接により接合するようになしたもので、本発明では、蛇腹金属管とインサートパイプとの締結が溶接接合であるため、その締結部からのガス透過を防止でき、蛇腹金属管自体の有する耐ガス透過性と併せてホース全体のガスバリヤ性を高く保持することができる。
【００１９】
加えて本発明によれば、単に蛇腹金属管の先端とインサートパイプとを突き合せ溶接した場合と異なり、蛇腹金属管を含むホース本体に対し繰返し振動が加わったり或いはホース本体が繰返し撓み変形した場合であっても、更には繰返し内圧が加わった場合であっても、溶接部に応力集中が生じてその溶接部で破壊を生じてしまうといったことを良好に防止することができ、蛇腹金属管を含むホースの寿命を高寿命化することができる。
【００２０】
この場合において、インサートパイプと蛇腹金属管との重合部分においてもその外側にホース本体の外層を積層させ、蛇腹金属管における溶接部を含んだ先端部を、所定長に亘り内側のインサートパイプと外側の外層とで内，外両側から覆った状態としておくことができる（請求項２）。
このようにすることで、溶接部ないしその溶接の際に熱影響を受けた部分での破壊をより良好に防止することができる。
【００２１】
本発明においては、蛇腹金属管の端部に非蛇腹形状且つ実質的に軸方向にストレート形状をなす嵌合部を形成しておき、そこにインサートパイプを嵌入させた状態とすることができる（請求項３）。
本発明においてはまた、ソケット金具を溶接部よりもホース本体の端から離れる方向に長く延在させておくことができる（請求項４）。
このようにすることで、溶接部への応力集中を効果的に抑制することができる。
【００２２】
この場合において、ソケット金具をインサートパイプの嵌入側端と同位置まで若しくはそれよりも長く延在させておくことができる（請求項５）。
また本発明では、インサートパイプと蛇腹金属管とをＴＩＧ溶接，ＹＡＧ溶接によって接合することができる。
このようなＴＩＧ溶接，ＹＡＧ溶接といった局部的な溶接を行うことで、蛇腹金属管及びインサートパイプにおける熱影響部を可及的に少なくでき、このことによって溶接部周辺における耐久性も高く保持することができる。
【００２３】
【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の内部に挿入された金属製のインサートパイプ、１６はホース本体１２の外面に外嵌されたソケット金具で、このソケット金具１６の径方向内方へのかしめ付けによって、ホース本体１２の端部とインサートパイプ１４及びソケット金具１６とが一体に締結されている。
【００２４】
図２にそのホース１０における端部の締結構造が具体的に示してある。
同図に示しているように、ソケット金具１６は内向き鍔状の基部１８を有しており、ソケット金具１６の基部１８を含む全体が縮径方向にかしめ付けられて、ホース本体１２の端部をインサートパイプ１４とともに挟み付けている。
尚、インサートパイプ１４の外面には環状の溝２０が形成されていて、そこに基部１８の内端部が嵌り込む状態にソケット金具１６がかしめ付けられている。
【００２５】
ホース本体１２は、最内層として蛇腹金属管２２を有しており、その外側に内側弾性層２４，補強層２６，外側弾性層２８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。
ここで補強層２６は、ワイヤ補強層であっても良いし或いはまた繊維補強層であっても良い。また内側弾性層２４はゴム或いは弾性を有する樹脂等にて構成することができる。更にまた外側弾性層２８はゴムから成る層としておくことができる。
【００２６】
一方最内層の蛇腹金属管２２は、軸方向の略全体が蛇腹部３０とされており、その蛇腹部３０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３０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。
【００２７】
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、好ましくはステンレス鋼である。
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】
一方インサートパイプ１４については、これに対して蛇腹金属管２２を溶接する関係上、蛇腹金属管２２と溶接可能な材料である必要がある。好ましくは蛇腹金属管２２と同材料のものを用いるのが良い。
【００２９】
この例の蛇腹金属管２２は、蛇腹部３０の形状が、その蛇腹を成す各山部と谷部とが長手方向においてそれぞれ独立した形態とされている。
但し各山部及び谷部が連続的に繋がった螺旋状の蛇腹部と成しておくこともできる。
【００３０】
図３にも示しているように、この蛇腹金属管２２はまた、軸端部に非蛇腹形状且つ軸方向にストレート形状をなす嵌合部３２が形成されており、そこにインサートパイプ１４の嵌入部３４が、嵌合部３２の先端から所定長に亘り軸方向に嵌入され、それら嵌合部３２と嵌入部３４とが径方向に重合させられている。
そしてその重合状態の下で蛇腹金属管２２の先端部、詳しくは嵌合部３２の先端部がＴＩＧ溶接，ＹＡＧ溶接等により局部溶接され、以って蛇腹金属管２２とインサートパイプ１４とが互いに気密に締結されている。図２（Ｂ）中３６はその溶接部を表している。
【００３１】
図４にその溶接による締結の手順が示してある。
同図に示しているように、この例ではインサートパイプ１４における嵌入部３４を、蛇腹金属管２２の非蛇腹形状且つ軸方向にストレート形状をなす嵌合部３２内部に嵌入させ、そして（ＩＩ）に示しているように蛇腹金属管２２の先端部をＴＩＧ溶接等によって局部溶接する。（ＩＩＩ）はその溶接による接合を終了した状態を表している。
【００３２】
本例において、図２に示すように上記ソケット金具１６は溶接部３６よりもホース本体１２の端から離れる方向に長く延びている。即ちソケット金具１６の右端が、溶接部３６よりも図中右端に位置させられている。
具体的にはこの例では、ソケット金具１６の図中右端が、インサートパイプ１４における嵌入部３４の右端とほぼ同一位置に位置させられている。
【００３３】
以上は蛇腹金属管２２における蛇腹部３０の形状を、隣接する山部と山部及び谷部と谷部とが互いに独立した蛇腹部３０である場合の例であるが、図５に示しているように蛇腹部３０を山部及び谷部が連続した螺旋形状に形成しておくこともできる。
【００３４】
図５の例は、更に、その蛇腹部３０を軸方向端に至るまで形成し、そして軸方向端部の蛇腹部３０に、インサートパイプ１４の嵌入部３４を嵌入させた例である。
但しこの例の場合、嵌入部３４の外周面が蛇腹部３０に対応した形状の螺旋状をなす雄ねじ部として形成されており、その雄ねじ部に対し、蛇腹金属管２２の端部を雌ねじとして螺合し、以って蛇腹金属管２２の端部と嵌入部３４とをねじ結合している。
【００３５】
そしてそのねじ結合状態の下で、蛇腹金属管２２の先端部がＴＩＧ溶接，ＹＡＧ溶接等によってインサートパイプ１４に対し局部溶接され、蛇腹金属管２２とインサートパイプ１４とが締結されている。
【００３６】
尚この図５の実施例において、蛇腹部３０の形状を上記のような螺旋形状ではなく、各山部及び谷部がそれぞれ独立した形状の蛇腹部となしておくこともできる。
【００３７】
尚図５の実施例において、嵌入部３４と蛇腹金属管２２における端部の重合部の外側においても、内側弾性層２４，補強層２６，外側弾性層２８から成る外層が積層されており、更にその外側からソケット金具１６がかしめ付けられている点で、図１〜図４に示す上記実施例と同様である。
【００３８】
表１は上記図１〜図４に示す実施例（実施例１）及び図５に示す実施例（実施例２）について、図６に示す方法で繰返し曲げ試験及び繰返し加圧試験を行った結果を、図９に示す比較例（図９中（Ａ）が比較例１，（Ｂ）が比較例２）との比較において示したものである。
尚、表中独立形状とあるのは蛇腹部３０における各山部及び谷部が独立している場合であり、また螺旋形状とあるのは各山部及び谷部が連続した螺旋形状をなしている場合である。
【００３９】
ここで繰返し曲げ試験は、ホース１０に加わる振動を想定したもので、ホース自由長を３００ｍｍとし、ホース１０の片端を固定し、自由端側の片端を振幅±１００ｍｍで毎秒１往復させる両振り試験を行った。
また繰返し加圧試験は、ホース自由長を３００ｍｍとし、ホース１０の片側を密栓し、もう一方から内圧：１０ＭＰａの内圧を毎秒１回繰返し与えて溶接部３６の耐久性を調べたものである。
【００４０】
尚蛇腹金属管２２は材質：ＳＵＳ３１６Ｌとし、所定幅に切断したものを円筒状とし、その合わせ部分をＴＩＧ溶接して造管したものを絞り加工して成形したものを用いた。
またその蛇腹金属管２２は実施例１，実施例２ともに外径：φ８．５ｍｍ，谷部の内径：φ５．５ｍｍ，山部と山部とのピッチ：２．０ｍｍ，板圧：０．１５ｍｍとした。
【００４１】
尚各実施例及び比較例ともに、蛇腹金属管２２，２１０は加工後の焼鈍しは実施していない。また蛇腹金属管２２，２１０の先端部の溶接はＴＩＧ溶接により溶接接合した。
また比較例２においては、蛇腹金属管２１０の先端部を高周波誘導加熱を用いた銀ろう付とした。
【００４２】
【表１】
2004052812.tif 000003
【００４３】
表１の結果に見られる通り、実施例１，実施例２のものは比較例１，比較例２と比較して繰返し曲げ試験及び繰返し加圧試験の何れにおいても優れた耐久性を示した。
【００４４】
以上のような本例によれば、単に蛇腹金属管２２の先端とインサートパイプ１４とを突き合せ溶接した場合と異なって、蛇腹金属管２２を含むホース本体１２に対し繰返し振動が加わったり或いはホース本体１２が繰返し撓み変形した場合であっても、更には繰返し内圧が加わった場合であっても、溶接部３６に応力集中が生じてその溶接部３６で破壊を生じてしまうといったことを良好に防止でき、蛇腹金属管２２を含むホース１０の寿命を高寿命化することができる。
【００４５】
また本例においては溶接部３６を含む蛇腹金属管２２の先端部を所定長に亘り内側のインサートパイプ１４と外側の内側弾性層２４，補強層２６，外側弾性層２８とで内外両側から覆った状態としてあるため、溶接部３６ないしその溶接によって熱影響を受けた近傍部分での破壊を良好に防止することができる。
【００４６】
更に本例ではソケット金具１６を溶接部３６よりもホース本体１２の端から離れる方向に、具体的にはインサートパイプ１４の嵌入側端と同位置まで延在させてあるため、溶接部３６への応力集中を効果的に抑制することができる。
【００４７】
また本例ではインサートパイプ１４と蛇腹金属管２２とをＴＩＧ溶接等によって局部的に溶接接合しているため、蛇腹金属管２２及びインサートパイプ１４における熱影響部を可及的に少なくでき、溶接部３６周辺における耐久性も高く保持することができる。
【００４８】
次に図７は本発明の他の実施例を示したもので、この例は、ソケット金具１６をインサートパイプ１４の右端よりも更に図中右方まで長く延ばした例、即ちソケット金具１６における図中右端の位置を、インサートパイプ１４の右端位置よりも更に図中右に離れた位置に位置させた例である。
【００４９】
以上本発明の実施例を詳述したがこれらはあくまで一例示であり、本発明は上例以外の各種流体の輸送用として適用可能であるなど、その主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】本発明の適用対象である蛇腹金属管付ホースの一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例としての図１におけるホース端部の締結構造を示す図である。
【図３】図１における蛇腹金属管とインサートパイプの締結前の状態を示す図である。
【図４】図１におけるホース端部の締結の手順を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例の要部を示す図である。
【図６】本発明の効果を調べるために行った繰返し曲げ試験及び繰返し加圧試験の説明図である。
【図７】本発明の更に他の実施例を示す図である。
【図８】本発明の背景説明のための説明図である。
【図９】溶接による金属パイプと蛇腹金属管との従来の接合手法の説明図である。
【符号の説明】
１０　蛇腹金属管付ホース
１２　ホース本体
１４　インサートパイプ
１６　ソケット金具
２２　蛇腹金属管
２４　内側弾性層
２８　外側弾性層
３２　嵌合部
３６　溶接部
【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】
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【図６】
2004052812.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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