专利名称：抗高压软管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车空调装置软管等的抗高压软管以及制造这种抗高压软管的方法。
背景技术：
用于汽车空调装置软管的软管具有如下结构由加固线构件或加固纱线(例如，螺旋状地卷绕加固线构件)制成的加固层形成在内表面橡胶层的外侧，所述加固层的外侧覆盖有外表面橡胶层(例如，参照专利文献1)。为了降低内部流体即制冷剂的渗透来防止全球变暖，这类软管的内表面层的内侧通常设有树脂阻挡层。
由于这类空调装置软管用来连接发动机侧和车辆本体侧，因此这种空调装置软管最好具有足够抑制发动机振动、压缩机振动或者车辆运行过程使零部件配合的车辆本体振动等振动传递的吸振特性。树脂阻挡层的结构尽管改善了空调装置软管对制冷剂渗透的抵抗力，但是却减弱了上述振动吸收特性或振动阻尼特性。因此，需要将空调装置软管制造的非常长(例如，在软管连接的距离大约为300mm时，所述软管制造成大约400mm长)，从而使树脂阻挡层的结构不致造成空调装置软管中吸振特性的不足，或者不致减弱空调装置软管的吸振特性。
但是，在很多情形下，机动车辆的发动机室都挤满了零部件等，从而不能提供或保证足够的管道系统空间，因此，采用树脂阻挡层的结构和增加软管长度等方法通常不合适。因而考虑制造尽可能短的空调装置软管来代替树脂阻挡层的结构。当软管足够短时，可降低通过软管和/或来自软管的制冷剂渗透。当构造的软管长度很短但却具有足够的吸振特性时，提供这种能容纳在狭窄管道系统空间内的具有较低的制冷剂渗透性以及良好吸振特性的空调装置软管是有可能的。
顺便说一句，在空调装置软管中，高压下向软管注入制冷剂会造成吸振特性的不足。在没有向软管注入制冷剂时，吸振特性几乎不受到影响。即，高压下向软管中注入制冷剂时，软管和制冷剂形成一体，从而使所述软管变硬并造成其吸振特性的损失。并且，软管的变硬程度取决于所述软管内部的截面积(软管径向的横截面或剖面的面积)。截面积越大，软管越容易变硬，截面积越小，软管越不容易变硬。
因此，考虑成形一种小直径的空调装置软管以确保吸振特性。但是，在所述空调装置软管(软管主体)的端部连接接头配件，例如包含插入管和插口配件(收紧配件)的接头配件。当所述软管主体在整个长度上直径小时，必须将所述接头配件的插入管插入所述软管主体的端部(收紧或待收紧部分，更具体地是型锻或待型锻部分)，同时径向膨胀所述型锻部分(要被插口配件收紧的型锻部分)。但是，空调装置软管通常具有5MPa或5MPa以上的破裂压力，插入阻力变得很大，将所述插入管插入所述软管主体的端部实际上是很困难的。
为了解决上述问题，考虑采取措施制造一种包含小直径主要部分和大直径型锻部分的软管主体。所述插入管被插入直径大于所述主要部分直径的型锻部分中，型锻所述型锻部分外周上安装的插口配件以将所述型锻部分收紧(型锻)到插入管上。在这方面，例如专利文献2和3已经公开了一种将与管子连接的软管的连接部分形成大直径的技术。
JP-A，7-68659[专利文献2]JP-B，3244183[专利文献1]JP-B，8-26955并且，当向所述软管内部供应压力流体如制冷剂时，将被安装在狭窄的管道系统空间内的空调装置软管应具有较小的长度变化率(绝对值)。如果受压时的长度变化率较大，那么供应加压制冷剂时软管的长度变化很大，从而使得所述软管与周围的零部件等接触或邻接，或者被紧紧地压靠在周围的零部件等上。其结果是，软管可能发生破损或者从所述管道系统的空隙间脱出。并且软管受压时的长度变化率取决于加固层的加固纱线的编织角或卷绕角。也就是说，内压作用在软管内时，所述编织或卷绕角趋于回复到约55°(54.7°，临界角)。从而，当编织或卷绕角度小于约55°时，软管受压时倾向于径向膨胀及轴向收缩。当编织或卷绕角大于约55°时，软管受压时倾向于轴向长度增加及径向收缩。当编织或卷绕角度约为55°(54.7°，临界角)时，软管即便受压也不会有轴向和径向方向的变形。从而，在软管主体的收紧部分或型锻部分径向增大时，有必要通过分别调整主要部分、锥形部分和型锻部分上加固线构件的编织或卷绕角以及这些部分两者之间的长度关系来防止所述软管或软管主体受压时长度变化率(的绝对值)增加。
包含小直径主要部分和大直径型锻部分的软管主体通过下述方式获得，即软管基体被形成为在其整个长度上具有相同的直径，且该直径等于主要部分的直径，通过将心轴压入软管基体的轴向对立端部而使所述轴向对立端部径向膨胀，从而形成大直径型锻部分。为了避免因所述软管基体屈曲造成所述心轴不能压入所述软管基体的轴向对立端部，有必要将所述软管基体的轴向中部通过保持模保持或者保持在保持模中。所述保持模包括若干保持模段，这些保持模段配合形成容纳部分。所述软管基体的轴向中部被所述容纳部分牢固地夹紧保持。
由配合的模段形成的容纳部分的具有压缩所述的软管基体的横截面形状很有效。当所述容纳部分压缩或正在压缩所述软管基体时，所述容纳部分内软管基体的径向膨胀不会发生或者受到限制。从而，心轴压入所述软管基体不会造成所述软管基体屈曲。
然而，当形成压缩所述软管基体的容纳部分时，在所述保持模段的配合接触过程中外表面层的材料有可能从所述保持模段之间挤出并在制成的软管主体上形成溢料。这使得软管主体制成后的后期处理非常麻烦。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的在于提供一种新型的具有良好吸振特性例如受压时长度变化率或变化量很小，并且/或者能稳定地安装在狭窄的管道系统空间内的的抗高压软管。
此外，本发明的另一个目的在于提供一种制造抗高压软管的方法，其中，径向膨胀所述软管基体的轴向端部时能避免所述软管基体的屈曲，并且/或者不需要麻烦的后续处理。
根据本发明，提供一种新型的抗高压软管。所述抗高压软管的破裂压力等于或大于5MPa。所述抗高压软管包括多层结构的软管主体和接头配件，该软管主体包含内表面层、包括在所述内表面层外侧编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的加固层、以及作为覆盖层而位于所述加固层外侧的外表面层。所述软管主体具有主要部分以及位于所述软管主体轴向端部(例如，每个对立轴向端部)处的收紧部分或待收紧部分，所述收紧部分或待收紧部分的直径大于主要部分的直径。接头配件固定地安装于所述收紧部分上，并具有插入管和收紧配件，其中所述插入管插入直径大于所述主要部分直径的收紧部分，所述收紧配件安装于所述收紧部分的外周上，用以将该收紧部分收紧到所述插入管上。所述软管主体还具有位于收紧部分和主要部分之间的锥形部分。主要部分上加固层的编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的角度(编织或卷绕角)为48°到54°(不包含54°)，收紧部分上的角度(编织或卷绕角)大于57°且小于或等于68°，锥形部分上的角度(编织或卷绕角)为约大于55°(临界角)且小于或等于61°。锥形部分上编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的编织或卷绕角小于收紧部分上编织或螺旋状地卷绕加固线构件的角度，并且无压力时主要部分的长度(轴向长度)与软管主体的自由长度(自由轴向长度)之比为65％到93％。此处软管主体的收紧部分径向膨胀模制或成型。从而，所述接头配件的插入管插入到径向膨胀的收紧部分中。因此，例如在破裂压力等于或大于5MPa的高压软管中，加固层的编织或卷绕加固线构件的密度(编织或卷绕密度)等于或大于50％，即便包括软管主体的较大部分或长区域等的主要部分采用小直径以增加吸振特性，将所述接头配件连接到所述软管主体(收紧部分)，尤其是将插入管插入或压入所述软管主体(收紧部分)也并不困难。插入之前的插入管的外径可以设为等于或大致等于所述收紧部分的内径(径向膨胀的内径)。所述加固层可以包括编织加固线构件，或者也可以包括螺旋状地卷绕的加固线构件。编织或卷绕密度指加固线构件与加固层总面积之比(％)。更具体地，所述编织或卷绕密度的公式为(纱线宽度×纱线数/(2×π×内表面层或紧靠加固层下面的层的外径×cos.编织或卷绕角))×100。实际上，从主要部分的一端到收紧部分一端的锥形部分上，主要部分的编织或卷绕角到收紧部分的编织或卷绕角的编织或卷绕角是变化的。本发明中锥形部分上的编织或卷绕角指的是所述锥形部分的轴向中心处的编织或卷绕角。
例如，所述软管主体按以下方式构造。首先，预备或制备包含加固层并且在整个长度上直径相同的软管基体。所述加固层包括编织或卷绕的加固线构件或纱线，并且在其整个长度上的编织或卷绕角相同。并且，径向膨胀所述软管基体的轴向端部(例如，轴向对立端部)。所述编织或卷绕角指加固线构件或纱线相对于软管轴线的角度。根据本发明，加固层的编织或卷绕线构件或纱线在主要部分(即，软管基体)上的角度(编织角或卷绕角)为大于或等于48°且小于54°。因此，在制成所述的软管基体后，可以不费力气地径向膨胀所述软管基体的一端部(例如，轴向对立端部)。软管主体上受到内压时，所述主要部分长度减小。此时，一旦主要部分上加固层的编织或螺旋状地卷绕加固线构件的角度小于48°，软管主体受压时主要部分的长度大幅收缩。因此，为了使受压时软管主体的整个自由区域的长度变化率小，有必要形成长的锥形部分和收紧部分，所述锥形部分和收紧部分上加固层的编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的角度大于临界角。那样，软管的操作会变得麻烦，在狭窄管道系统空间中安装软管也会变得困难。并且，一旦主要部分上加固层的编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的角度等于或大于54°，由于所述软管基体端部的径向膨胀，所述软管径向膨胀的阻力会变大，受压时的长度变化率会很大并且软管的操作会很麻烦。
收紧部分上加固层的编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的角度设为大于57°且小于或等于68°，锥形部分上的设为大于约55°(更准确地说，指大于54.7°或临界角)且小于或等于61°。从而，所述软管主体上受到内压时，主要部分长度减小，而收紧部分和锥形部分长度增长。从而，能维持软管主体总体上(所述软骨主体的整个自由区域)的长度变化率(受压时长度变化率的绝对值)小。当收紧部分上加固层的编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的角度等于或小于57°时，收紧部分上长度增加的程度不足以抵消受压时主要部分的变化。因此，所述软管主体的整个自由区域上的长度变化率(的绝对值)可能会变得很大。并且，在编织或螺旋状地卷绕加固线构件的角度超过68°之前，径向膨胀所述收紧部分(所述软管基体的一个轴向对立端部或几个轴向对立端部)是困难的。类似，当锥形部分上加固层的编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的角度等于或小于约55°(更准确地说，指54.7°或临界角)时，受压时锥形部分的长度不会增加。因此，所述软管主体的整个自由区域上的长度变化率(的绝对值)可能会变得很大。并且，当所述锥形部分上加固层的编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的角度超过61°时，所述主要部分或收紧部分上编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的角度会变得过大。在包含经受高内压的小直径主要部分(主要部分的内径为约9mm，或9mm至11mm)的软管中，为了维持整个自由区域上的长度变化率(的绝对值)小，收紧部分上加固层的编织或螺旋状地卷绕加固线构件的角度为66°至68°时即可。当所述锥形部分上加固层的编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的角度小于60°时，整个自由区域上长度变化率(的绝对值)可以维持得较小。
特别是，通过将所述收紧部分设计成受压时径向收缩，改善了所述主要部分和所述接头配件(插入管)之间的密封性能。
要求无压力时所述主要部分的长度与所述软管主体的自由长度(无约束长度)，例如被所述接头配件收紧的零部件(例如，型锻部件)之间的软管主体的区域(部分)的长度，或者被所述接头配件收紧的零部件最内侧位置(例如，型锻部件的最内侧位置)之间的软管主体的区域(部分)的长度之比为65％到93％。当主要部分的长度与软管主体的自由长度之比小于65％时，所述收紧部分和所述锥形部分的长度变化极大地影响整个软管主体(所述软管主体的整个自由段区域)的长度变化率，软管主体总体上的长度变化率(的绝对值)有可能变得很大。当主要部分的长度与软管主体的自由长度之比大于93％时，所述收紧部分和所述锥形部分的长度变化几乎不影响软管主体总体上(所述软管主体的整个自由区域)的长度变化率，或者说主要部分的长度变化极大地影响软管主体总体上的长度变化率，此时软管主体总体上的长度变化率(的绝对值)仍然有可能变得很大。而且，当无压力时的软管主体的自由长度超过300mm时，不容易将所述抗高压软管安装在狭窄的管道系统空间内，并且内部流体的渗透量也要增加。
受压时软管主体的自由区域的长度变化率最好为-5％至10％。长度变化率的公式为((受压时软管主体的自由长度-施加压力前软管主体的自由长度)/施加压力前软管主体的自由长度)×100。长度变化率小于-5％时，受压时软管主体沿轴向方向收缩太多，导致所述抗高压软管处于绷紧状态。因此，可能在所述收紧部分产生很大的应力，并由此导致软管的耐久性降低。长度变化率大于10％时，受压时软管主体沿轴向方向膨胀太多，从而所述抗高压软管有可能与周围零部件等接触或紧靠并从所述管道系统的空隙中脱出。
根据本发明，提供一种制造抗高压软管的新方法。制造的抗高压软管包括多层结构的软管主体以及接头配件，所述软管主体包含内表面层、包括在所述内表面层外侧编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的加固层、以及作为覆盖层而位于所述加固层外侧的外表面层。所述软管主体具有主要部分以及位于所述软管主体轴向端部(例如，每个对立轴向端部)处的收紧部分或待收紧部分，所述收紧部分或待收紧部分的直径大于主要部分的直径。所述接头配件固定地安装于所述收紧部分。所述接头配件具有插入管和收紧配件，所述插入管插入直径大于所述主要部分直径的收紧部分，所述收紧配件安装于所述收紧部分的外周上，用以将该收紧部分收紧到所述插入管上。制造本发明的这种抗高压软管的方法包括如下步骤准备包含内表面层、加固层和外表面层的多层结构的软管基体，所述软管基体在其整个长度上具有相同的内径、外径和壁厚；将所述软管基体保持在保持模(保持部件)中，使其轴向端部(例如，每个轴向对立端部)从所述保持模中向外突出；加压使心轴(一种径向膨胀构件或杆)插入保持在所述保持模中的软管基体的轴向端部(例如，每个轴向对立端部)，并径向膨胀所述轴向端部(例如，每个轴向对立端部)以形成收紧部分；硬化带有形成的所述收紧部分的所述软管基体以形成所述软管主体；将所述接头配件可靠地固定到所述软管主体的收紧部分上。所述保持模包括若干分别具有零部件凹座的保持模段。所述保持模段设计成可配合以形成具有容纳及保持软管基体的容纳部分(空腔)的保持模。所述容纳部分由结合的零部件凹座界定。可以在保持模段的整个长度上设置零部件凹座，并且可将所述容纳部分轴向贯穿地设置在所述保持模中。所述容纳部分压缩性地容纳所述软管基体，并且所述容纳部分包含能使软管基体的形变部分从该处挤压出的退出部分。制造的这种抗高压软管具有等于或大于5MPa的破裂压力。在这种抗高压软管中，加固层可以包括编织的加固线构件，也可以包括螺旋状地卷绕的加固线构件。加固层的编织的或螺旋状地卷绕的加固线构件可以具有等于或大于50％的密度。而且，所述软管主体可以在收紧部分和主要部分之间形成锥形部分。此外，所述抗高压软管可以构造成主要部分上编织或螺旋状地卷绕加固线构件或纱线的角度(编织角或卷绕角)为大于或等于48°且小于54°，收紧部分上的角度(编织角或卷绕角)为大于57°且小于或等于68°(例如，66°到68°的角度)，锥形部分上的角度(编织角或卷绕角)为大于约55°(更准确地说，大于54.7°或临界角)且小于或等于61°(例如，60°或60°以下)。并且，所述抗高压软管可以构造成无压力时主要部分的长度与软管主体的自由长度之比为65％到93％，并且无压力时所述软管主体的自由长度等于或小于300mm。受压时所述软管主体的自由区域的长度变化率为-5％到10％。
当所述保持模段配合在一起时，所述零部件凹座与其间的软管基体结合，并限定一容纳部分以容纳软管基体。所述容纳部分被形成来压缩所述软管基体。因此，当所述零部件凹座结合时，软管基体被压缩、挤下、收紧或紧紧地夹在中间。从而，所述软管基体受限制地容纳在由保持模段形成的容纳部分内。当所述零部件凹座配合形成容纳部分时，由于软管基体被压缩，因此所述软管基体发生形变并且该软管基体的材料移动。但是，所述软管基体的形变部分从成形在容纳部分上的退出部分中退出，因此所述软管基体的材料不从所述保持模段之间离开。在配合的接触位置(模子配对表面的位置)上或跨在两个保持模段上方形成的所述退出部分或多个退出部分是有用的。
为了使结构简单，所述保持模可以包括一对模半件或模段(保持模段)。此时，所述零部件凹座可分别形成半圆形截面，从而使所述圆形截面的容纳部分的直径小于所述软管基体的外径。在这种结构中，所述软管基体可以在所述容纳部分内牢固地保持。并且，每个所述零部件凹座可以在对立侧边部具有浅的零部件槽，用于在所述容纳部分的对立侧上形成退出部分。在这种结构中，所述软管基体的形变部分可以有效地进入成形在配合的接触位置上的退出部分中，而使软管基体材料不再从所述容纳部分中离开。这种零部件槽可以在保持模段的整个长度上设置，并且所述退出部分可以轴向贯穿或大致穿过整个长度地设置在所述保持模中。
所述零部件凹座可以分别形成半卵形或半椭圆形截面，从而使所述容纳部分形成为卵形或椭圆形截面，其短轴(最短直径)小于所述保持模段的配合接触方向上的软管基体的外径，与短轴垂直的长轴(最长直径)大于所述软管基体的外径。在这种结构中，所述软管基体也可以在所述容纳部分内牢固地保持。所述容纳部分具有在所述长轴的对立端或绕所述长轴的对立端的退出部分。所述退出部分设置在配合的接触位置上。
所述软管基体的轴向端部和所述心轴之间可以应用插入辅助手段。这样可以降低所述心轴上作用的插入阻力，从而使所述心轴轻易地挤入或挤插进所述轴向端部。
如上所述，根据本发明，有可能提供一种新型的具有良好吸振特性例如能抑制内部流体的渗透量，并且/或者能稳定地安装在狭窄的管道系统空间内的的抗高压软管。
此外，根据本发明，可以容易地制造出这种包含大直径收紧部分的抗高压软管，接头配件可靠地安装于所述收紧部分上。
下面参照附图，详细地说明本发明的优选实施例。
图1是本发明的抗高压软管的透视图。
图2是所述抗高压软管的软管主体的软管主体多层结构图。
图3是所述抗高压软管的截面图。
图4示出了软管基体。
图5是保持模的结构图。
图6示出了软管基体被保持在保持模中的状态。
图7是软管基体被保持在所述保持模中时的容纳部分的结构图。
图8是另一种容纳部分的结构图。
图9示出了心轴。
图10示出了所述心轴插入软管基体中的状态。
图11示出了软管主体。
具体实施例方式
图1中的抗高压软管1用作例如机动车辆的空调装置软管。所述抗高压软管1包含软管主体3，金属接头配件(联轴节或接头)5可靠地装配到所述软管主体的两轴向对立端。软管主体3具有位于其轴向中部的主要部分7、位于其轴向对立端部的型锻部分或待型锻部分(收紧部分)9，9、以及位于所述各主要部分7和型锻部分9之间的锥形部分11，11。所述主要部分7形成为细长管状，并在其整个长度上具有相同的内径和外径。每个型锻部分9为管状形状，其内径和外径大于所述主要部分7的内径和外径。每个锥形部分11都呈锥形，其直径从所述型锻部分9到所述主要部分7逐渐减小。
如图2所示，在整个长度上为多层结构的软管主体3包含内表面橡胶层(内表面层)13、通过编织加固纱线(加固线构件)而形成于所述内表面层13的外周上的加固层15、和形成于所述加固层15的外周上的外表面橡胶层(外表面层)17。所述加固层15直接形成于所述内表面层13的外周上，所述外表面层17直接形成于所述加固层15的外周上。其中，参考符号θ表示加固线构件相对于软管轴线的编织或卷绕角。
上述接头配件5具有金属插入管19和金属插口配件(收紧配件)21，所述插入管19插入所述软管主体3的型锻部分9，所述插口配件安装于所述型锻部分9的外周上。用于连接的金属螺母23以锁定的方式可旋转地安装在所述插入管19的轴向外端部的外周上。所述金属螺母23包含内部攻丝的内周面。图3中清楚地示出，所述插入管19的外周面上包含环形凹槽25，用于将所述插口配件21可靠地固定在插入管19上。插入管19插入型锻部分9内，从而将所述环形凹槽25定位在软管主体3的轴向端面外侧，特别是将所述环形凹槽25定位在软管主体3的轴向端面外侧且靠近该轴向端面处。插口配件21具有套筒27和一体成型在所述套筒27轴向外端部上的内导向凸缘29。所述插口配件21的套筒27安装在所述型锻部分9的外周上，从而相应于所述插入管19的环形凹槽25将所述内导向凸缘29定位在软管主体3的轴向端面外侧。通过型锻所述套筒27，该套筒27使所述型锻部分9收紧或型锻在所述插入管19上，所述内导向凸缘29伸入环形凹槽25，从而所述插口配件21不可分地固定在插入管19上。此时，在长度方向上的三个位置(A、B、C)分别型锻所述套筒27，所述型锻部分9分别在上述三个位置(A、B、C)收紧。位置A到位置C的型锻区域上的最内侧型锻位置C、C之间的软管主体3部分形成了可弹性变形的自由区域。无压力时自由区域的轴向长度，即自由长度L1设定为等于或小于300mm。无压力时主要部分7的轴向长度L2与自由区域的自由长度L1之比为65％到93％。而且，自由区域的轴向长度L1为(主要部分7的轴向长度L2+锥形部分11的轴向长度L3×2+型锻部分9的内部相对于型锻位置C的轴向长度L4×2或者自由区域上型锻部分9的长度或轴向长度L4×2)。
所述内表面层13和所述外表面层17可以单独或混合使用丁基橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶(卤化IIR)，即氯丁基橡胶(Cl-IIR)和溴丁基橡胶(Br-IIR)、丁晴橡胶(NBR)、氯丁二烯橡胶(CR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-丙稀橡胶(EPM)、氟橡胶(FKM)、表氯醇或环氧乙烷共聚物(ECO)、硅橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸橡胶等形成。尽管此处所述的外表面层17由橡胶制成，其也可以由丙烯酸型、苯乙烯型、烯烃型、二烯烃型、聚氯乙烯型、氨基甲酸乙酯型、酯型、酰胺型、氟型等的收缩管和热塑性弹性体(TPE)制成。所述加固层15的加固线构件或加固纱线可以采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯二甲酸乙二醇酯(PEN)、方族聚酰胺、聚酰胺(PA)、维尼龙、人造纤维等形成。而且，使用金属线构件作为加固线构件也是可以的。
所述抗高压软管1采用下述方法制造。首先，相互层叠所述内表面层13、加固层15和外表面层(覆盖层)17，形成在整个长度上具有相同内、外径和壁厚的多层超长本体，将所述超长本体切成预定长度，从而获得软管基体31(参照图4)。以48°至54°(不包含54°)的编织角编织加固纱线形成加固层15。为了不使加固层15在内表面层13的内表面上造成凹凸不平，内表面层13的壁厚最好等于或大于1.0mm。为了不使加固层15在外表面层17的外表面上造成凹凸不平，外表面层17的有效壁厚等于或大于0.9mm。
接下来，由保持模(保持部件)33保持所述软管基体31，使所述软管基体31的轴向对立端分别向外突出。所述保持模33包含半环形的上模35和下模37。上模35和下模37的配合表面上分别具有半圆形截面的零部件凹座39、41(参照图5)。当上模35和下模37相互配合时，零部件凹座39、41形成圆形截面的细长容纳部分(空腔)43(特别地，其长度等于或大致等于主要部分7的长度L2)。所述容纳部分43的直径略小于软管基体31的外径。也就是说，每个零部件凹座39、41的直径或半径略小于所述软管基体31的外径或外半径。此外，零部件凹座39的每个对立侧边部具有浅的退出槽39a，零部件凹座41的每个对立侧边部具有浅的退出槽41a。当所述上模35和下模37配合在一起时，所述退出槽39a和退出槽41a配合形成退出凹座部分45，所述退出凹座部分在容纳部分43的每个对立侧部分上向外突出(参照图7)。每个退出槽39a、41a可以形成为四分之一环形截面、四分之一卵形截面或四分之一椭圆形截面，从而所述退出凹座部分45可以形成为半圆形截面(例如，半径约为1mm的半圆形截面)、半卵形截面或半椭圆形截面。因此，当上模35和下模37配合在一起将软管基体31夹在零部件凹座39、41中间、并因此使软管基体31保持在保持模33中时，所述软管基体31被紧紧地压挤在直径小于所述软管基体31直径的容纳部分43中，其轴向对立端部从所述保持模33向外突出(参照图6和图7)。所述软管基体31保持在保持模33中，不能沿轴向移动，也不能沿径向膨胀变形。并且，被所述零部件凹座39、41紧紧地挤压在中间的软管基体31的变形由所述退出凹座部分45吸收。从而有效地避免了所述软管基体31模制时溢料。同时，所述保持模33也例如通过将其连接到定位装置上而得以保持。
零部件凹座也可以形成为半卵形截面或半椭圆形截面。这种零部件凹座47、49可以配合形成卵形或椭圆形截面的容纳部分(空腔)51，所述容纳部分的短轴或短径的长度(D1)小于软管基体31的外径，其长轴或长径的长度(D2)大于软管基体31的外径。在这种构造中，软管基体31被所述零部件凹座47、49紧紧地挤压在中间，并且所述软管基体31的变形被位于长轴或长径的对立端部的退出部分52吸收(参照图8)。从而可以有效地避免所述软管基体31模制时溢料。
在由保持模33将所述软管基体31夹在中间并保持后，将一心轴(径向膨胀杆)53插入从所述保持模33中突出的软管基体31的各轴向端处，以形成软管主体3的型锻部分9。这里，在插入所述心轴53之前，最好半硬化软管基体31以使所述加固层15不易侵入所述内表面层13。正如图9所示，所述心轴53一体地具有外径等于或大致等于待型锻部分9的内径的大直径部分55、以及设置在所述大直径部分55的前端引导部分57。前端引导部分57包含外径等于或大致等于所述软管基体31的内径的前端部分59、以及位于前端引导部分59和大直径部分55之间且朝向前端部分59径向收缩的锥形的径向膨胀部分61。用于成形所述软管主体3的锥形部分11的径向膨胀部分61的合适膨胀角(外表面相对轴向方向的倾斜角)为5°到25°。当膨胀角低于5°时，软管主体3的锥形部分11的轴向长度过长。当膨胀角大于25°时，所述心轴53的可插入性(即，心轴53插入软管基体31的可操作性)削弱。
为了便于所述心轴53的平滑插入，所述心轴53可以具有贯穿的增压孔，该孔在前端部分59的前端开孔。所述心轴53能在经由增压孔向所述软管基体31供应压力气体过程中或者供应压力气体后插入所述软管基体31。或者，为了降低所述心轴53和所述软管基体31的内表面之间的滑动阻力以便于心轴53在软管基体31内的滑动，可以在所述心轴53和所述软管基体31之间应用插入辅助手段。至于所述的插入辅助手段，可以使用水、冷冻机油、硅等。
通过在所述软管基体31内插入心轴53，软管基体31的轴向端部径向膨胀，形成大直径的型锻部分9和锥形部分11，如图10所示。起初，型锻部分9和锥形部分11上加固层15的加固纱线的编织角为48°到54°(不包含54°)。但是，由于径向膨胀，型锻部分9上加固层15的加固纱线的编织角的范围变为大于57°且小于或等于68°，锥形部分11(具体地，是锥形部分11的轴向中部)上编织角的范围变为大于约55°且小于或等于61°。此时，型锻部分9上加固层15的加固纱线的编织角范围可以设定为60°到68°。而在所述锥形部分11上加固层15的加固纱线的编织角(锥形部分11的轴向中部的编织角)的范围可设定为大于约55°且小于或等于60°。
当所述心轴53插入所述软管基体31内时，所述软管基体31受热硬化并保持在所述保持模33内。然后，移走所述保持模33和所述心轴53，可获得软管主体3，如图11所示。在这样制成的软管主体3的型锻部分9上装配接头配件5，即获得图1所示的抗高压软管1。抗高压软管1受压时的长度变化率(增长率)设定为-5％至10％的范围内。
下面，描述本发明的实施例。
如表1所示，对于抗高压软管1，分别给出了抗高压软管实施例No.1-No.6和抗高压软管比较例No.1-No.4，并且测量和计算了每种例子在受压时的长度变化率(％)、常温(RT)下的破裂压力(MPa)、以及高温循环压力下的耐久性。抗高压软管实施例No.1-No.5和抗高压软管比较例No.1-No.4分别使用了同样构造的接头配件5。抗高压软管实施例No.6中使用了结构相同但直径略大的接头配件。
加压时的长度变化率是在主要部分的内径为9.0mm的抗高压软管受到3.5MPa的压力1分钟时的测量值，在主要部分内径为12.0mm的抗高压软管受到1.1MPa的压力1分钟时的测量值。常温下的破裂压力指在常温状态下以160MPa/分钟增加作用在所述抗高压软管上的水压时所述抗高压软管破裂时的压力。高温循环压力下的耐久性指所述抗高压软管弯曲90°、在其轴向中部形成L-型时的耐久性，所述抗高压软管的轴向对立端部被可靠地固定，其中一个轴向端部关闭，而在另一轴向端部受到油压的循环作用。此处以35cpm的加压速度反复作用100℃、3.5MPa的油压。
在表1中每个实施例和比较例的加固层的“纱线数”的那一栏中，“2根平行纱线×24导纱器”指在24导纱器机上编织两根平行加固纱线。
在表1中的“锥形部分”的“长度”(轴向长度，参见L3)的那一栏中，数字“20”、“12”、和“10”表示实施例和比较例的对立端部分别具有长度为10mm、6mm和5mm的锥形部分。“型锻部分”的“长度”那一栏也是如此，表示实施例和比较例的对立端部分别具有长度为6mm、5mm和4mm的型锻部分。其中，“型锻部分”的“长度”指软管主体自由区域内型锻部分的长度(参见L4)。
对于“常温下的破裂压力”，主要部分内径为9mm的抗高压软管的目标值为20MPa或20MPa以上，主要部分内径为12mm的抗高压软管的目标值为10MPa或10MPa以上。
表1
表1(续)
表1(续)
从表1中可以看出，在比较例1中，主要部分上包含编织角为47°的加固层，受压时主要部分沿轴向大幅收缩，并且受压时总的自由长度或自由长度的长度变化率为-6.1％，一个绝时值较大的负值。在比较例3中，无压力时主要部分的长度(轴向长度L2)与总的自由长度或自由长度(软管主体的初始长度L1)之比小到61％，主要部分外的其它部分极大地影响受压时总的自由长度的长度变化率，因此受压时的长度变化率大到10.4％。在比较例2中，主要部分上包含编织角为54°的加固层，型锻部分成形过程中软管基体出现屈曲，从而不能将心轴完全插入软管基体。在比较例4中，无压力时主要部分的长度与总的自由长度或自由长度(软管主体的初始长度)之比大到约94％，主要部分也极大地影响受压时总的自由长度的长度变化率，因此受压时的长度变化率为-5.3％，一个绝对值较大的负值。
相反，在每一个实施例No.1到No.6中，主要部分7、型锻部分9、锥形部分11上加固层的编织角分别为49°到52°、61°到68°、57°到60°，无压力时主要部分7的长度L2与总的自由长度或自由长度(软管主体的初始长度)L1的比值适当，为65％到93％，受压时总的自由长度的长度变化率也适当，为-5.0％到8.7％。并且，实施例No.1到No.6甚至在高温下运行100,000次循环后仍未中断。主要部分7的内径为9.0mm的抗高压软管的最小破裂压力高达22.8MPa，主要部分7的内径为12mm的抗高压软管也具有足够大的破裂压力14.0MPa。
本发明的抗高压软管可以安装到例如发动机室等狭窄管道系统空间内，并且可用于输送高压流体。
并且，根据本发明的制造所述抗高压软管的方法，可以方便地制造所述抗高压软管，例如，安装到例如发动机室等狭窄管道系统空间内来并可用于输送高压流体的软管。
权利要求
1.一种抗高压软管，其破裂压力等于或大于5MPa，包括多层结构的软管主体(3)，该软管主体包含内表面层(13)、包括在所述内表面层(13)外侧编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的加固层(15)、以及作为覆盖层而位于所述加固层(15)外侧的外表面层(17)，所述软管主体(3)具有主要部分(7)以及位于所述软管主体(3)轴向端部处的收紧部分(9)，所述收紧部分的直径大于所述主要部分(7)的直径；接头配件(5)，其固定地安装于所述收紧部分(9)上，所述接头配件(5)具有插入管(19)和收紧配件(21)，所述插入管插入直径大于所述主要部分(7)直径的收紧部分(9)，所述收紧配件安装于所述收紧部分(9)的外周上，用于将该收紧部分(9)收紧到所述插入管(19)上；其中，所述软管主体(3)还具有位于收紧部分(9)和主要部分(7)之间的锥形部分(11)；其中，主要部分(7)上加固层(15)的编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的角度大于或等于48°且小于54°，收紧部分(9)上的角度大于57°且小于或等于68°，锥形部分(11)上的角度大于约55°且小于或等于61°；其中，锥形部分(11)上编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的角度小于收紧部分(9)上编织或螺旋状地卷绕加固线构件的角度；并且无压力时主要部分(7)的长度(L2)与软管主体(3)的自由长度(L1)之比为65％到93％。
2.如权利要求1所述的抗高压软管，其特征在于所述收紧部分(9)上加固层(15)的编织或螺旋状地卷绕加固线构件的角度为60°到68°。
3.如权利要求1或2所述的抗高压软管，其特征在于所述锥形部分(11)上加固层(15)的编织或螺旋状地卷绕加固线构件的角度为大于约55°且小于或等于60°。
4.一种制造抗高压软管的方法，所述软管包括多层结构的软管主体(3)以及接头配件(5)，所述软管主体包含内表面层(13)、包括在所述内表面层(13)外侧编织或螺旋状地卷绕的加固线构件的加固层(15)、以及作为覆盖层而位于所述加固层(15)外侧的外表面层(17)，所述软管主体(3)具有主要部分(7)以及位于所述软管主体(3)轴向端部处的收紧部分(9)，所述收紧部分的直径大于所述主要部分(7)的直径；所述接头配件(5)固定地安装于所述收紧部分(9)上，所述接头配件(5)具有插入管(19)和收紧配件(21)，所述插入管插入直径大于所述主要部分(7)直径的收紧部分(9)，所述收紧配件安装于所述收紧部分(9)的外周上，用于将该收紧部分(9)收紧到所述插入管(19)上；制造所述抗高压软管(1)的方法包括如下步骤准备包含内表面层(13)、加固层(15)和外表面层(17)的多层结构的软管基体(31)的步骤，所述软管基体(31)在其整个长度上具有相同的内径、外径和壁厚；由保持模(33)保持所述软管基体(31)、使其轴向端部从所述保持模(33)中向外突出的步骤；加压使心轴(53)插入由所述保持模(33)保持的软管基体(31)的轴向端部、并径向扩大所述轴向端部以形成收紧部分(9)的步骤；硬化带有所形成的收紧部分(9)的所述软管基体(31)、以得到所述软管主体(3)的步骤；将所述接头配件(5)可靠地固定到所述软管主体(3)的收紧部分(9)上的步骤；其中，所述保持模(33)包括若干分别具有零部件凹座(39、41、47、49)的保持模段(35、37)，所述保持模段(35、37)设计成可配合形成具有容纳部分(43、51)的保持模(33)，所述容纳部分容纳并保持所述软管基体(31)，所述容纳部分(43、51)由结合的零部件凹座(39、41、47、49)界定并压缩性地容纳所述软管基体(31)，并且所述容纳部分(43、51)包含能使软管基体(31)的形变部分从该处挤压出的退出部分(45、52)。
5.如权利要求4所述的制造抗高压软管的方法，其特征在于所述保持模(33)包括一对保持模段(35、37)，它们分别具有零部件凹座(39、41、47、49)。
6.如权利要求5所述的制造抗高压软管的方法，其特征在于所述零部件凹座(39、41)分别形成为半圆形截面，从而形成具有圆形截面且直径小于所述软管基体(31)的外径的容纳部分(43)，并且每个零部件凹座(39、41)在对立侧边部具有浅的零部件槽(39a、41a)，用于在每一个所述容纳部分(43)的对立侧上形成退出部分(45)。
7.如权利要求5所述的制造抗高压软管的方法，其特征在于所述零部件凹座(47、49)分别形成为半卵形或半椭圆形截面，从而使所述容纳部分(51)形成为卵形或椭圆形截面，其短轴小于沿所述保持模段(35、37)的配合接触方向上的软管基体(31)的外径，与短轴垂直的长轴长于所述软管基体(31)的外径，并且所述容纳部分(51)具有绕长轴对立端部位置的退出部(52)。
8.如权利要求4至7中任一项所述的制造抗高压软管的方法，其特征在于在所述心轴(53)插入所述软管基体(31)的轴向端部之前和/或插入过程中，在所述软管基体(31)的轴向端部和所述心轴(53)之间应用插入辅助手段。
全文摘要
提供一种受压时长度变化很小的抗高压软管，其具有良好的吸振特性并能稳定地安装在狭窄的管道系统间隙内。多层结构的软管基体(31)包含内表面层(13)、加固层(15)和外表面层(17)，其内径、外径和壁厚在整个长度上相同。径向膨胀所述软管基体(31)的轴向端部，从而形成具有小直径主要部分(7)、大直径型锻部分(9)和锥形部分(11)的软管主体(3)。主要部分(7)上加固层(15)的编织角设为48°到54°，收紧部分(9)上加固层(15)的编织角设为57°到68°，锥形部分(11)上加固层(15)的编织角设为约55°到61°。
文档编号F16L33/22GK101042204SQ200610092898
公开日2007年9月26日 申请日期2006年3月28日 优先权日2006年3月22日
发明者大海荣一 申请人:东海橡胶工业株式会社