JP2017088214A - Opening and closing member - Google Patents
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Description
本発明は、ゴム材に摺動する摺動面を有し、ゴム材に摺動した後、ゴム材が摺動面に押圧された状態で、開口部の閉塞を行う開閉部材に関する。 The present invention relates to an opening / closing member that has a sliding surface that slides on a rubber material, and that closes an opening in a state where the rubber material is pressed against the sliding surface after sliding on the rubber material.
例えばエンジンのオイルフィラーキャップ(以下キャップという)と、ヘッドカバーのオイル注入部(開口部)と、を備えた開閉機構が提案されている。この開閉機構は、キャップの内周面をオイル注入部(開口部)の外周面に螺合させることにより、キャップを注入部に締結自在とし、キャップで注入部(開口部)を開閉することができる(例えば、特許文献1参照)。 For example, an open / close mechanism including an engine oil filler cap (hereinafter referred to as a cap) and an oil injection portion (opening portion) of a head cover has been proposed. In this opening / closing mechanism, the cap can be fastened to the injection portion by screwing the inner peripheral surface of the cap to the outer peripheral surface of the oil injection portion (opening portion), and the injection portion (opening portion) can be opened and closed by the cap. (For example, refer to Patent Document 1).
キャップには、開口部の開口端面(摺動面)に摺動する位置に、NBRなどのゴム材(Oリング)が設けられており、開口部を形成するヘッドカバー(開閉部材)はポリアミド樹脂などの樹脂からなる。開口部を閉塞する際には、開閉部材の摺動面(開口端面)がキャップのゴム材に摺動し、その後、ゴム材が摺動面に押圧されるので、開閉部材の開口部を気密な状態で閉塞することができる。 The cap is provided with a rubber material (O-ring) such as NBR at a position sliding on the opening end surface (sliding surface) of the opening, and the head cover (opening / closing member) forming the opening is made of polyamide resin or the like Made of resin. When closing the opening, the sliding surface (opening end surface) of the opening / closing member slides on the rubber material of the cap, and then the rubber material is pressed against the sliding surface. Can be occluded.
上述したように、開閉部材の開口部を閉塞する際には、ゴム材を開閉部材の摺動面に摺動させた後、ゴム材は摺動面を押圧した状態で摺動面に接触する。しかしながら、ゴム材が摺動面を押圧した状態が持続されると、ゴム材が摺動面の表面状態に合わせて時間経過と共に変形し、ゴム材が摺動面に接触する実質的な面積が増加し、これらの静摩擦係数が増加する。これにより、開閉部材の開口部を開放するようにゴム材を摺動面に対して摺動させようとしても、ゴム材が簡単に摺動せず、この結果、開口部を簡単に開放することが難しいことがある。 As described above, when closing the opening of the opening / closing member, after the rubber material is slid on the sliding surface of the opening / closing member, the rubber material contacts the sliding surface while pressing the sliding surface. . However, if the state in which the rubber material presses the sliding surface is maintained, the rubber material deforms with time according to the surface state of the sliding surface, and the substantial area where the rubber material contacts the sliding surface is increased. Increasing the coefficient of static friction increases. Accordingly, even if the rubber material is slid with respect to the sliding surface so as to open the opening of the opening / closing member, the rubber material does not slide easily, and as a result, the opening can be easily opened. May be difficult.
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、閉塞時の開口部の気密性を確保するとともに、開口部の解放時に、開口部を簡単に開放することができる開閉部材を提供することにある。 The present invention has been made in view of these points, and provides an opening / closing member that can ensure the airtightness of the opening when closed and can easily open the opening when the opening is released. There is to do.
前記課題を鑑みて、本発明に係る開閉部材は、ゴム材が摺動する摺動面を有しており、前記ゴム材が前記摺動面を摺動した後、前記ゴム材に前記摺動面が押圧された状態で、開口部の閉塞を行う開閉部材であって、該開閉部材の前記摺動面は、非フッ素系樹脂からなる母材の表面に、該母材の表面が一部露出するように、ポリテトラフルオロエチレンが形成された表面であり、前記母材の表面は、前記摺動面に対して面積率で20〜80%の範囲で露出していることを特徴とする。 In view of the above problems, the opening / closing member according to the present invention has a sliding surface on which a rubber material slides, and after the rubber material slides on the sliding surface, the sliding on the rubber material. An opening / closing member that closes the opening in a state where the surface is pressed, and the sliding surface of the opening / closing member is partially formed on a surface of a base material made of non-fluorinated resin. It is a surface on which polytetrafluoroethylene is formed so as to be exposed, and the surface of the base material is exposed in an area ratio of 20 to 80% with respect to the sliding surface. .
本発明によれば、開口部の閉塞状態で、ゴム材が摺動面に押圧された状態で維持されていても、摺動面にはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が形成されるので、ゴム材と摺動面との静摩擦係数が低減され、開口部を簡単に開放することができる。 According to the present invention, even when the rubber material is kept pressed against the sliding surface while the opening is closed, polytetrafluoroethylene (PTFE) is formed on the sliding surface. The static friction coefficient between the material and the sliding surface is reduced, and the opening can be easily opened.
ここで、非フッ素系樹脂の母材の表面が、摺動面に対して面積率で80%を超えて露出している場合、ゴム材が母材の表面に接触する面積が大きくなり過ぎ、PTFEによる静摩擦係数の低減を十分に図ることができない。 Here, when the surface of the non-fluorine-based resin base material is exposed in an area ratio exceeding 80% with respect to the sliding surface, the area where the rubber material contacts the surface of the base material becomes too large. The static friction coefficient cannot be sufficiently reduced by PTFE.
一方、非フッ素系樹脂の母材の表面が摺動面に対して面積率で20%未満である場合、ゴム材が母材の表面に接触する面積が小さくなり過ぎ、ゴム材と摺動面との静摩擦係数が小さくなり過ぎる。これにより、開口部を閉塞した状態で、ゴム材と摺動面とが、振動等により摺動し易くなり、ゴム材による開口部の気密性が損なわれるおそれがある。 On the other hand, when the surface of the base material of the non-fluorine resin is less than 20% in terms of the area ratio with respect to the sliding surface, the area where the rubber material contacts the surface of the base material becomes too small, and the rubber material and the sliding surface The coefficient of static friction is too small. Thereby, in a state where the opening is closed, the rubber material and the sliding surface are easily slid by vibration or the like, and the airtightness of the opening by the rubber material may be impaired.
以下に、本発明の実施形態を図1および図2を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る開閉部材に相当する開口部材1と、これを封止するキャップ20との模式的斜視図である。図2は、図1に示す開口部材1の摺動面13の状態を示した模式的断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic perspective view of an opening member 1 corresponding to an opening / closing member according to the present invention and a
図1に示すように、本実施形態に係る開口部材1には、開口部10が形成されており、開口部材1は、開口部10がキャップ20により開閉される部材である。本実施形態の開口部材1が、本発明の「開閉部材」に相当する。開口部材1の開口部10を形成する円筒状の壁部11の内周面には、キャップ20の雄ネジ部22と螺合する雌ネジ部12が形成されている。
As shown in FIG. 1, an
本実施形態では、キャップ20の雄ネジ部22を、開口部材1の雌ネジ部12に螺合させ、キャップ20を開口部材1に締め込んだ時、キャップ20に取付けられた後述するゴム材23が、開口部10の開口端面である摺動面13に摺動する。
In the present embodiment, when the
ここで、開口部材1は、フッ素を含まない非フッ素系樹脂により成形されており、摺動面13は、図2に示すように、非フッ素系樹脂からなる母材14の表面に、母材の表面14aが一部露出するように、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)15が形成された表面となっている。
Here, the opening member 1 is formed of a non-fluorine-based resin not containing fluorine, and the sliding
具体的には、母材14の表面14aは、摺動面13の全体の面積に対して面積率で20〜80%の範囲で露出している。なお、摺動面13の面積は、摺動面に表面粗さがない状態の仮想面の面積であり、本実施系形態では、リング状の面積に相当する。
Specifically, the
このような摺動面13は、表面粗さが十点平均粗さRz10μm以下の母材からなる樹脂表面に、厚さ5μm以下のPTFEをコーティングし、このコーティングした表面を研磨することにより得ることができる。研磨量を調整することにより、母材14の表面14aを摺動面13の全体の面積に対して面積率で20〜80%の範囲で露出させることができる。
Such a sliding
ここで、母材14を構成する非フッ素系樹脂(フッ素を含有しない樹脂)としては、たとえば、ナイロン66、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、または、ポリアセタール(POM)樹脂などを挙げることができる。非フッ素系樹脂としては、同じ表面粗さを有したPTFEに対して、摺動させるゴム材23を同じ条件で押圧したときに、PTFEよりも静摩擦係数が大きい樹脂であれば、特に限定されるものではない。
Here, as the non-fluorine resin (resin not containing fluorine) constituting the
キャップ20は、開口部材1の開口部10を封止するものである。キャップ20には、開口部材1の雌ネジ部12に螺合する雄ネジ部22が形成されている。キャップ20の開口部10に対向する部分には、ゴム材(Oリング)23が配置されている。具体的には、ゴム材23は、キャップ20の雄ネジ部22を、開口部材1の雌ネジ部12に締結させた状態で、雄ネジ部22と雌ネジ部12の締結力で、開口部材1の開口端面である摺動面13を押圧するように配置されている。
The
ここで、開口部10を閉塞する際には、キャップ20の雄ネジ部22を、開口部材1の雌ネジ部12に螺着させる。キャップ20を開口部材1に対して締め込んでいくと、その後、キャップ20のゴム材23が、開口部材1の摺動面13に摺動する。
Here, when closing the opening 10, the
さらにキャップ20を開口部材1に対して締め込むと、雄ネジ部22と雌ネジ部12の締結力で、ゴム材23が圧縮変形し、摺動面13がゴム材23に押圧される。そして、図2に示すように、開口部10を閉塞した状態で、時間経過と共に、ゴム材23は摺動面13を押圧した状態で変形する。これにより、開口部10がキャップ30で閉塞され、開口部10の気密性を高めることができる。
When the
これまでは、図3に示すように、摺動面93は、本実施形態の如くPTFEが形成されていない非フッ素系樹脂からなる母材14の表面14aであった。したがって、開口部10を閉塞した状態で、時間経過と共にゴム材23が摺動面93を押圧した状態で変形するので、ゴム材23と非フッ素系樹脂からなる摺動面93との実質的な接触面積が増加し、これらの静摩擦係数が高くなっていた。
Until now, as shown in FIG. 3, the
これにより、開口部材1の開口部10を開放するようにキャップ20のゴム材23を摺動面93に対して摺動させようとしても、ゴム材23が摺動面93に対して簡単に摺動せず、開口部10を簡単に開放することが難しかった。
Thereby, even if the
しかしながら、本実施形態では、上述した範囲で母材14の表面14aが露出するように、摺動面13にはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)15が形成されるので、ゴム材23と摺動面13との静摩擦係数が低減される。これにより、開口部10の閉塞状態で、ゴム材23が摺動面13に押圧された状態で維持されていても、開口部10を簡単に開放することができる。
However, in this embodiment, since the polytetrafluoroethylene (PTFE) 15 is formed on the
ここで、母材14の表面14aが、摺動面13の全体の面積に対して面積率で80%を超えて露出している場合、キャップ20のゴム材23が、開口部材1の母材14の表面14aに接触する面積が大きくなり過ぎる。これにより、PTFE15による静摩擦係数の低減を十分に図ることができず、キャップ20を摺動させて、開口部材1の開口部10を開放することが難しい。
Here, when the
一方、母材14の表面14aが、摺動面13の全体の面積に対して面積率で20%以上未満で露出している場合、ゴム材23が母材14の表面14aに接触する面積が小さくなり過ぎ、ゴム材23と摺動面13との静摩擦係数が小さくなり過ぎる。これにより、開口部10をキャップ20で閉塞した状態で、キャップ20のゴム材23と、開口部材1の摺動面13とが、振動等により摺動し易くなり、ゴム材23による開口部10の気密性が損なわれるおそれがある。
On the other hand, when the
本発明を以下の実施例により説明する。 The invention is illustrated by the following examples.
[実施例1]
開閉部材の相当する試験片として、ナイロン66(PA66)からなる30mm×50mm×3mmのプレート試験片を準備した。プレート試験片の摺動面に相当する30mm×50mmの表面の表面粗さは、十点平均粗さRz5μmである。この表面に、膜厚3μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)をコーティングし、PA66の表面の露出面積が、摺動面の全面積に対して面積率で50%(具体的には750mm2)となるように表面を研磨した。なお、このときの摺動面の表面粗さは、十点平均粗さRz2.5μmである。
[Example 1]
A plate test piece of 30 mm × 50 mm × 3 mm made of nylon 66 (PA66) was prepared as a test piece corresponding to the opening / closing member. The surface roughness of a surface of 30 mm × 50 mm corresponding to the sliding surface of the plate test piece is a ten-point average roughness Rz5 μm. This surface is coated with polytetrafluoroethylene (PTFE) having a thickness of 3 μm, and the exposed area of the surface of PA66 is 50% (specifically, 750 mm 2 ) in terms of the area ratio with respect to the total area of the sliding surface. The surface was polished so that The surface roughness of the sliding surface at this time is a ten-point average roughness Rz 2.5 μm.
[比較例1]
実施例1と同じようにして、プレート試験片を作製した。実施例1と相違する点は、プレート試験片の摺動面に相当する30mm×50mmの表面粗さを、十点平均粗さRz2.5μmにし、この表面にPTFEを設けなかった点である。
[Comparative Example 1]
A plate test piece was prepared in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the surface roughness of 30 mm × 50 mm corresponding to the sliding surface of the plate test piece is changed to a ten-point average roughness Rz 2.5 μm, and PTFE is not provided on this surface.
<摺動試験1>
実施例1および比較例1に係るプレート試験片に摺動する試験片として、ゴム(NBR)からなる直径10mm×高さ5mmの円板試験片を作製した。円板試験片の直径10mmの表面を、プレート試験片の30mm×50mmの表面に接触させ、円板試験片をプレート試験片の表面に摺動させた。試験条件は、荷重50N、すべり速度10mm/s、振幅10mmであり、摺動面にエンジンオイルを塗布した。
<Sliding test 1>
As a test piece that slides on the plate test piece according to Example 1 and Comparative Example 1, a disk test piece having a diameter of 10 mm and a height of 5 mm made of rubber (NBR) was produced. The surface of the disk test piece having a diameter of 10 mm was brought into contact with the surface of the plate test piece of 30 mm × 50 mm, and the disk test piece was slid on the surface of the plate test piece. The test conditions were a load of 50 N, a sliding speed of 10 mm / s, and an amplitude of 10 mm, and engine oil was applied to the sliding surface.
その後、荷重50Nを摺動面に付加したまま、24時間放置し、試験開始直後および24時間放置後の静摩擦係数を測定した。この結果を図4に示す。図4は、実施例1および比較例1に係る試験片の、試験開始直後(初期)および24時間放置後の摩擦係数の結果を示したグラフである。 Thereafter, the load of 50 N was applied to the sliding surface and left for 24 hours, and the static friction coefficient was measured immediately after starting the test and after being left for 24 hours. The result is shown in FIG. FIG. 4 is a graph showing the results of the friction coefficients of the test pieces according to Example 1 and Comparative Example 1 immediately after the start of the test (initial stage) and after being left for 24 hours.
[結果1]
この結果から、比較例1の場合には、24時間後の静摩擦係数が0.75であったが、実施例1の場合には、24時間後の静摩擦係数が0.25であり、比較例1よりも低い値となった。これは、実施例1および比較例1のいずれの場合も、24時間後には、円板試験片のゴムが変形し、プレート試験片と円板試験片との実質的な接触面積は増加する。しかしながら、実施例1の場合には、摺動面の一部にPTFEが形成されているので、静摩擦係数の上昇を抑えることができたと考えられる。
[Result 1]
From this result, in the case of Comparative Example 1, the static friction coefficient after 24 hours was 0.75, but in the case of Example 1, the static friction coefficient after 24 hours was 0.25. The value was lower than 1. In both cases of Example 1 and Comparative Example 1, after 24 hours, the rubber of the disc test piece is deformed, and the substantial contact area between the plate test piece and the disc test piece increases. However, in the case of Example 1, since PTFE was formed in a part of sliding surface, it is thought that the raise of the static friction coefficient was able to be suppressed.
[実施例2〜6]
実施例1と同じようにして、プレート試験片を作製した。実施例2、3、5および6が、実施例1と相違する点は、図5に示すように、PA66の表面の露出面積が、摺動面の全体の面積に対して面積率で順次20%、30%、70%、および80%となるように表面の研磨量を変化させた点である。なお、実施例1と実施例4は同じものである。
[Examples 2 to 6]
A plate test piece was prepared in the same manner as in Example 1. Examples 2, 3, 5 and 6 differ from Example 1 in that, as shown in FIG. 5, the exposed area of the surface of PA 66 is successively 20 as an area ratio with respect to the entire area of the sliding surface. The amount of polishing of the surface was changed so as to be%, 30%, 70%, and 80%. In addition, Example 1 and Example 4 are the same.
[比較例2〜4]
実施例1と同じようにして、プレート試験片を作製した。実施例1と相違する点は、図5に示すように、PA66の表面の露出面積が、摺動面の全体の面積に対して面積率で順次10%、90%、および100%となるように表面の研磨量を変化させた点である。
[Comparative Examples 2 to 4]
A plate test piece was prepared in the same manner as in Example 1. The difference from the first embodiment is that, as shown in FIG. 5, the exposed area of the surface of PA66 is successively 10%, 90%, and 100% in terms of the area ratio with respect to the entire area of the sliding surface. The surface polishing amount was changed.
<摺動試験2>
実施例2〜6および比較例2〜4に係るプレート試験片に対して、実施例1と同様の試験を行い、24時間放置後の静摩擦係数を測定した。この結果を図5に示す。図5は、実施例2〜6および比較例2〜4に係る試験片の摩擦係数の結果を示したグラフである。
<Sliding test 2>
The same test as in Example 1 was performed on the plate specimens according to Examples 2 to 6 and Comparative Examples 2 to 4, and the static friction coefficient after being left for 24 hours was measured. The result is shown in FIG. FIG. 5 is a graph showing the results of the coefficient of friction of the test pieces according to Examples 2 to 6 and Comparative Examples 2 to 4.
[結果2]
この結果から、実施例2〜6の場合には、24時間放置後の静摩擦係数が0.15〜0.3の範囲であった。一方、比較例2の場合には、24時間放置後の静摩擦係数が0.1程度であり、比較例3、4の場合には、24時間放置後の静摩擦係数が0.3を超えていた。
[Result 2]
From these results, in Examples 2 to 6, the static friction coefficient after being left for 24 hours was in the range of 0.15 to 0.3. On the other hand, in the case of Comparative Example 2, the static friction coefficient after being left for 24 hours was about 0.1, and in Comparative Examples 3 and 4, the static friction coefficient after being left for 24 hours was over 0.3. .
このことから、摺動面の母材の表面の露出面積が、摺動面の全体の面積に対して面積率で20%未満である場合には、ゴム材が母材の表面に接触する面積が小さくなり過ぎ、ゴム材と摺動面との静摩擦係数が小さくなり過ぎる。これにより、開口部を閉塞した状態で、キャップが緩むおそれがある。 From this, when the exposed area of the surface of the base material of the sliding surface is less than 20% in terms of the area ratio with respect to the entire area of the sliding surface, the area where the rubber material contacts the surface of the base material Becomes too small, and the coefficient of static friction between the rubber material and the sliding surface becomes too small. Thereby, there exists a possibility that a cap may loosen in the state which obstruct | occluded the opening part.
一方、摺動面の母材の表面の露出面積が、摺動面の全体の面積に対して面積率で80%を超えた場合には、ゴム材が母材の表面に接触する面積が大きくなり過ぎ、PTFEによる静摩擦係数の低減を十分に図ることができない。これにより、開口部を閉塞した状態からこれを開放する際に、キャップを外すのに大きな力が必要となると考えられる。 On the other hand, when the exposed area of the surface of the base material of the sliding surface exceeds 80% in terms of the area ratio with respect to the entire area of the sliding surface, the area where the rubber material contacts the surface of the base material is large. Thus, the static friction coefficient due to PTFE cannot be sufficiently reduced. Thereby, when opening this from the state which obstruct | occluded the opening part, it is thought that big force is needed to remove a cap.
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.
例えば、本実施形態では、開口部材を本発明に係る開閉部材としたが、開口部材の開口端面にゴム材を配置し、キャップを本発明に係る開閉部材としてもよい。 For example, in the present embodiment, the opening member is the opening / closing member according to the present invention, but a rubber material may be disposed on the opening end surface of the opening member and the cap may be the opening / closing member according to the present invention.
1:開口部材(開閉部材)、10:開口部、11:壁部、12:雌ネジ部、13:摺動面、14:母材、15:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、20:キャップ、22:雄ネジ部、23:ゴム材。 1: opening member (opening / closing member), 10: opening portion, 11: wall portion, 12: female screw portion, 13: sliding surface, 14: base material, 15: polytetrafluoroethylene (PTFE), 20: cap, 22: Male screw part, 23: Rubber material.
Claims (1)
該開閉部材の前記摺動面は、非フッ素系樹脂からなる母材の表面に、該母材の表面が一部露出するように、ポリテトラフルオロエチレンが形成された表面であり、
前記母材の表面は、前記摺動面に対して面積率で20〜80%の範囲で露出していることを特徴とする開閉部材。 The rubber material has a sliding surface on which the opening slides after the rubber material slides on the sliding surface and the sliding surface is pressed against the rubber material. An opening and closing member,
The sliding surface of the opening / closing member is a surface on which polytetrafluoroethylene is formed on the surface of a base material made of a non-fluorine resin so that a part of the surface of the base material is exposed,
The surface of the base material is exposed in an area ratio of 20 to 80% with respect to the sliding surface.
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JP6493165B2 (en) | 2019-04-03 |
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