JP2020133891A - 管継手及び管継手付きチューブ並びに管継手の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
フレアナット1Aは、ポリエチレン系物質、潤滑物、及び固体粒子を含むコーティング剤がコーティング領域Rに付着して形成された樹脂コーティング層を備える。樹脂コーティング層の有無による質量差をコーティング領域Rの表面積で除算して得られる値を単位面積質量w[g/m2]と定義したときに、1.20<w<10.07が成立する。
【選択図】図2
Description
図2には、ISOフレアに適したフレアナット1Aが示されている。フレアナット1Aは本発明の管継手の一例に相当する。フレアナット1Aはチューブを挿入可能な貫通孔10が形成された中空状の管継手である。フレアナット1Aは雄ねじ12aが形成されたねじ部12と、ねじ部12の一端側に設けられた頭部13と、ねじ部12の他端側に設けられた接触部14とを備える。これら頭部13、ねじ部12及び接触部14は中心線CL1方向に延びる貫通孔10にて貫かれている。図示のフレアナット1Aの貫通孔10は軸方向に一定の内径を有する形状であるが、例えば、貫通孔10の代わりに軸方向の所定箇所で内径が変化する段付き孔形状の貫通孔に変更できる。
図7には、ダブルフレアに適したフレアナット1Bが示されている。フレアナット1Bは本発明の管継手の一例に相当する。フレアナット1Bはチューブを挿入可能な貫通孔20が形成された中空状の管継手である。フレアナット1Bは雄ねじ22aが形成されたねじ部22と、ねじ部22の一端側に設けられた頭部23と、ねじ部22の他端側に設けられた接触部24とを備える。これら頭部23、ねじ部22及び接触部24は中心線CL2方向に延びる貫通孔20にて貫かれている。フレアナット1Bの場合、貫通孔20は軸方向に一定の内径を有する形状であるが、例えば貫通孔20の代わりに軸方向の所定箇所で内径が変化する段付き孔形状の貫通孔に変更できる。
(1)試験サンプルの準備
図11A及び図11Bに示したように、4種類のコーティング剤C1〜C4を使用し、形状やサイズが異なる3種類のフレアナットのそれぞれに樹脂コーティング層を形成して、これらを合計12種類のグループG1〜G12に分類した。樹脂コーティング層の形成方法としては上述したディップコーティング法を採用した。各グループG1〜G12には、樹脂コーティング層の厚さが互いに異なる複数個のサンプルが含まれる。上述したように、樹脂コーティング層の厚さを制御するパラメータは、コーティング剤の粘度、浸漬時における温度、並びに乾燥時の温度及び回転速度である。これらの条件を変化させることにより、グループG1〜G12毎にコーティング層の厚さが異なる複数のサンプルを準備した。なお、コーティング層の厚さは、その厚さに相関する後述の単位面積質量w[g/m2]にて定量化した。
コーティング剤の準備にあたり各コーティング剤の粘度を以下の方法で測定した。
(機器名:TVB−10M、製造元:東機産業株式会社)
・スピンドル回転速度:60[rpm]
・上記条件で25[℃]における粘度を測定
コーティング剤C1〜C4の25[℃]における粘度は次の通りである。
・コーティング剤C1: 4.51[mPa・s]
・コーティング剤C2: 5.27[mPa・s]
・コーティング剤C3: 4.25[mPa・s]
・コーティング剤C4: 4.24[mPa・s]
(4)コーティング剤の成分
コーティング剤C1〜C4のそれぞれは、上述したポリエチレン系物質、潤滑物、及び固体粒子を共通の成分として含有する。
(5)単位面積質量の計算
樹脂コーティング層の厚さはコーティング領域に付着した物質の質量と相関する。そこで、樹脂コーティング層の厚さと相関する物理量として、樹脂コーティング層の有無による質量差をコーティング領域の表面積で除算して得られる値を単位面積質量w[g/m2]と定義した。この単位面積質量wを用いて樹脂コーティング層の厚さを定量化した。
図11A及び図11Bに示すように、各サンプルにはこれらを互いに区別するサンプル番号♯101〜#421を付与した。なお、サンプル番号の一桁目の数字はコーティング剤C1〜C4の種類に対応して付与されている。
(1)軸力測定装置
各サンプルの軸力を測定するために図12に示した軸力測定装置を使用した。図12は軸力測定装置100の構成を模式的に示している。軸力測定装置100にはブレーキチューブBTに相当する試験用チューブTがセットされる。試験用チューブTは、その管軸Txと基準軸線SAxとが一致するようにして軸力測定装置100にセットされる。試験用チューブTにはフレアナットのサンプルSが装着されており、試験用チューブTの端末には試験用環状部TRが形成されている。軸力測定装置100は、サンプルSに対して所定の締付トルクに至るまで締付操作を行って試験用チューブTを相手部材に相当する試験用部材TMに結合する。軸力測定装置100は締付操作の過程でサンプルSの軸力や他の物理量を測定する。
図12に示した軸力測定装置100を使用し、未使用の試験用チューブTに未使用のサンプルSを装着して上述した締結操作を行い、その後、締付操作部101にてサンプルの締結を緩めて試験用チューブTの試験用部材TMへの結合を解除する解除操作を行う。なお、ロードセル117の検出値が初期値(例えば、0.0[kN])に復帰することをもって、試験用チューブTの結合が解除されたものと判断した。締付操作部101による締結時の締付トルクは、一例として、12.0[Nm]〜22.0[Nm]の範囲内の値、例えば17.0[Nm]に設定した。以上の操作を1回目の締結試験とし、試験用チューブTとサンプルSとを交換せずに締付操作、軸力等の測定及び解除操作を含む締結試験を合計5回繰り返した。各締結試験においては、軸力測定装置100よって軸力と供回りトルクとを測定値として取得して記録した。各締結試験間のインターバルは一例として60[sec]とした。
同じフレアナットに対して締結試験を繰り返すことによる軸力変化を評価するパラメータとして、軸力低下率α[kN/回]を以下の式1で定義した。
上記要領で実施した締結試験の試験結果を図13A及び図13Bに示す。
各サンプルを、フレアナットの機械的特性に基づく以下の基準a及び基準bにて評価した。
・基準a 初回軸力F1が14.0[kN]未満であること
・基準b 軸力低下率αが1.75[kN/回]未満であること
評価結果を図14A及び図14Bに示す。これらの図では、各サンプルを単位面積質量wが小さいものから大きいものへ順番に並べて、基準a及び基準bの両者に適合した合格サンプルと、これらの基準a及び基準bの少なくとも一方が不適合であった不合格サンプルとをまとめた。なお、図14A及び図14Bにおいて、基準a又は基準bに適合した場合を「y」、不適合の場合を「n」とそれぞれ表記した。また、基準a及び基準bの両者に適合した場合を「YES]、基準a及び基準bの少なくとも一方が不適合であった場合を「NO」とそれぞれ表記した。
(3)考察
図14A及び図14Bから理解できるように、基準a及び基準bの適否はコーティング剤の異同に関わらず単位面積質量wに依存する。単位面積質量wが大きくなるに従って、概ね初回軸力F1が増加する一方で軸力低下率αが減少する傾向がある。逆に、単位面積質量wが小さくなるに従って、概ね初回軸力F1が減少する一方で軸力低下率αが増加する傾向がある。単位面積質量wが大きすぎると基準aが不適合となり、単位面積質量wが小さすぎると基準bが不適合となることが判明した。合格サンプルを概観すると、合格サンプルの単位面積質量wは0.79<w<10.07の範囲内となる。初回軸力F1が小さいほどチューブに必要な結合力を確保しつつチューブへのダメージを低減できる。また、フレアナットの大量生産を考慮した場合、コーティング剤の使用量はできるだけ少ないほうが生産コスト面で有利である。そこで、機械的特性だけでなく、チューブへのダメージ及びフレアナットの生産コストを考慮した場合、単位面積質量wの上限値としては、例えば、9.00[g/m2]未満が好ましく、7.50[g/m2]未満がより好ましく、6.00[g/m2]未満がさらに好ましい。すなわち、単位面積質量wは、0.79<w<9.00が好ましく、0.79<w<7.50がより好ましく、0.79<w<6.00がさらに好ましい。
フレアナットの耐食性と単位面積質量wとの関係を腐食試験にて確認した。
寸法及び形状が共通し単位面積質量wが互いに異なる所定個数のフレアナットを準備し、これらのフレアナットに対して上記締結試験を実施し、以下の要領で同試験の試行回数が異なる試験サンプル群を作成した。一例として、上記締結試験を1回試行して試験用チューブから取り外した初回サンプル群と、同試験を3回試行して試験用チューブから取り外した3回目サンプル群と、同試験を5回試行して試験用チューブから取り外した5回目サンプル群とを準備した。また、比較例として、これら試験サンプル群と同じ寸法及び形状を有し単位面積質量wが互いに異なる未使用の比較サンプル群を準備した。
各試験サンプル群及び比較サンプル群のそれぞれに対して腐食試験を実施した。この試験は、JASO 104−86で規定された塩水噴霧試験に適合する。試験結果をまとめると、耐食性と単位面積質量との間に図15に示す関係があることが分かった。図15の縦軸は、試験開始から白錆発生までの時間[hr]でありフレアナットの耐食性を意味する。図15の横軸は樹脂コーティング層の厚さに相関する単位面積質量wである。
図15に示したように、全体的な耐食性の傾向として、単位面積質量wが大きいほど耐食性が向上することが分かる。そして、各試験サンプル群と比較サンプル群とを比較すると、単位面積質量wが1.20以下の領域では、各試験サンプル群は比較サンプル群に比べて同程度の単位面積質量wであっても短時間で白錆が発生する傾向がある。つまり単位面積質量wが1.20以下の領域では、再使用によって耐食性が低下する。そして、同領域において各試験サンプル群を互いに比較すると、繰り返し回数が多いほど耐食性が低い傾向がある。これらの傾向は単位面積質量wが0.40〜1.00の範囲内において顕著である。
以上の締結試験及び耐食性試験の各試験結果を総合すると、フレアナットに要求される機械的特性を満足させつつ再使用時において初回使用時と同等の耐食性を確保するためには、締結試験によって得られた条件:0.79<w<10.07と、耐食性試験によって得られた条件:1.20<wとを充足する必要がある。したがって、単位面積質量wに関して、少なくとも以下の式2が成立する必要がある。
10、20 貫通孔
12、22 ねじ部
12a、22a 雄ねじ
14、24 接触部
16 ISOフレア(環状部)
18、28 コーティング層
26 ダブルフレア(環状部)
BT ブレーキチューブ(チューブ)
FN フレアナット
MC1、MC2 マスターシリンダ(相手部材)
R コーティング領域
T 試験用チューブ
TM 試験用部材
TR 試験用環状部
Claims (13)
- 管径方向外側に突出する環状部が端部に設けられた金属製のチューブの外周に装着され、前記環状部に接触した状態で相手部材に締結されることにより、前記チューブを前記相手部材に結合可能な管継手であって、
前記相手部材に設けられた雌ねじに噛み合う雄ねじが形成されたねじ部と、
締結時における前記雄ねじの進行方向側の端部に設けられ、前記相手部材への締結時に前記環状部に接触しながら前記環状部を前記相手部材に押し付けるための接触部と、
前記ねじ部及び前記接触部の各表面を含むコーティング領域に設けられた樹脂コーティング層と、を備え、
前記ねじ部及び前記接触部のそれぞれは、前記進行方向に対して平行な方向に延びる貫通孔にて貫かれており、前記雄ねじは、9.53〜14.0[mm]の外径を有し、かつ前記接触部は、4.98〜8.44[mm]の内径を有し、
前記樹脂コーティング層は、ポリエチレン系物質、潤滑物、及び固体粒子を含むコーティング剤が前記コーティング領域に付着することにより形成され、かつ、
前記樹脂コーティング層の有無による質量差を前記コーティング領域の表面積で除算して得られる値を単位面積質量w[g/m2]と定義したときに、1.20<w<10.07が成立する管継手。 - 前記相手部材に相当する試験用部材と、前記チューブと同じ外径で前記環状部に相当する試験用環状部を有する試験用チューブとを準備し、前記試験用環状部に接触した状態で所定の締付トルクにて前記試験用部材に締結する締結操作と、前記締結操作の後に締結を緩めて前記試験用チューブの結合を解除する解除操作とを含む締結試験をn回繰り返す場合(但し1<n<6)において、第1回目の前記締結試験で生じる最大軸力を初回軸力F1[kN]とし、かつ第n回目の前記締結試験で生じる最大軸力をn回目軸力Fn[kN]として、−(Fn−F1)/(n−1)で得られる値を軸力低下率α[kN/回]と定義したときに、0<α<1.75が成立する請求項1の管継手。
- 前記チューブは、自動車のブレーキ配管に使用されるブレーキチューブであり、前記締付トルクが12.0〜22.0[Nm]の範囲内の場合において、
F1<14.0が成立する請求項2の管継手。 - 前記ねじ部及び前記接触部の各表面には、亜鉛系めっき層が形成されており、前記亜鉛系めっき層の上に前記樹脂コーティング層が設けられており、
前記樹脂コーティング層の摩擦係数は前記亜鉛系めっき層が形成された前記表面の摩擦係数よりも小さい請求項1〜3のいずれか一項の管継手。 - 前記亜鉛系めっき層として、亜鉛ニッケル合金めっき層が設けられている請求項4の管継手。
- 前記コーティング剤は、ISO 2555:1990の規格に準拠した回転粘度計を使用し、前記回転粘度計のスピンドルの回転速度を60[rpm]に設定して測定した温度25[℃]における粘度が4.24〜5.27[mPa・s]である請求項1〜3のいずれか一項の管継手。
- 管径方向外側に突出する環状部が端部に設けられ、かつ前記環状部から離れた位置に曲げ部が設けられた金属製のチューブと、
前記環状部及び前記曲げ部にて抜け止めされた状態で前記チューブの外周に装着され、前記環状部に接触した状態で相手部材に締結されることにより、前記チューブを前記相手部材に結合可能な管継手と、
を備えた管継手付きチューブであって、
前記管継手は、
前記相手部材に設けられた雌ねじに噛み合う雄ねじが形成されたねじ部と、
締結時における前記雄ねじの進行方向側の端部に設けられ、前記相手部材への締結時に前記環状部に接触しながら前記環状部を前記相手部材に押し付けるための接触部と、
前記ねじ部及び前記接触部の各表面を含むコーティング領域に設けられた樹脂コーティング層と、を備え、
前記ねじ部及び前記接触部のそれぞれは、前記進行方向に対して平行な方向に延びる貫通孔にて貫かれており、前記雄ねじは、9.53〜14.0[mm]の外径を有し、かつ前記接触部は、4.98〜8.44[mm]の内径を有し、
前記樹脂コーティング層は、ポリエチレン系物質、潤滑物、及び固体粒子を含むコーティング剤が前記コーティング領域に付着することにより形成され、かつ、
前記樹脂コーティング層の有無による質量差を前記コーティング領域の表面積で除算して得られる値を単位面積質量w[g/m2]と定義したときに、1.20<w<10.07が成立する管継手付きチューブ。 - 前記チューブは、自動車のブレーキ配管に使用されるブレーキチューブであり、
前記相手部材に相当する試験用部材と、前記チューブと同じ外径で前記環状部に相当する試験用環状部を有する試験用チューブとを準備し、前記試験用環状部に接触した状態で12.0〜22.0[Nm]の範囲内の締付トルクにて前記試験用部材に締結する締結操作と、前記締結操作の後に締結を緩めて前記試験用チューブの結合を解除する解除操作とを含む締結試験をn回繰り返す場合(但し1<n<6)において、第1回目の前記締結試験で生じる最大軸力を初回軸力F1[kN]とし、かつ第n回目の前記締結試験で生じる最大軸力をn回目軸力Fn[kN]として、−(Fn−F1)/(n−1)で得られる値を軸力低下率α[kN/回]と定義したときに、F1<14.0及び0<α<1.75が成立する請求項7の管継手付きチューブ。 - 前記ねじ部及び前記接触部の各表面には、亜鉛系めっき層が形成されており、
前記亜鉛系めっき層の上に前記樹脂コーティング層が設けられ、
前記亜鉛系めっき層として、亜鉛ニッケル合金めっき層が設けられ、かつ、
前記樹脂コーティング層の摩擦係数は前記亜鉛系めっき層が形成された前記表面の摩擦係数よりも小さい請求項8の管継手付きチューブ。 - 管径方向外側に突出する環状部が端部に設けられた金属製のチューブの外周に装着され、前記環状部に接触した状態で相手部材に締結されることにより、前記チューブを前記相手部材に結合可能な管継手であって、
前記相手部材に設けられた雌ねじに噛み合う雄ねじが形成されたねじ部と、
締結時における前記雄ねじの進行方向側の端部に設けられ、前記相手部材への締結時に前記環状部に接触しながら前記環状部を前記相手部材に押し付けるための接触部と、
前記ねじ部及び前記接触部の各表面を含むコーティング領域に設けられた樹脂コーティング層と、を備え、
前記チューブは、自動車のブレーキ配管に使用されるブレーキチューブであり、
前記ねじ部及び前記接触部のそれぞれは、前記進行方向に対して平行な方向に延びる貫通孔にて貫かれており、前記雄ねじは、9.53〜14.0[mm]の外径を有し、かつ前記接触部は、4.98〜8.44[mm]の内径を有し、
前記樹脂コーティング層は、ポリエチレン系物質、潤滑物及び固体粒子を含むコーティング剤が前記コーティング領域に付着することにより形成され、かつ、
前記樹脂コーティング層の有無による質量差を前記コーティング領域の表面積で除算して得られる値を単位面積質量w[g/m2]と定義するとともに、前記相手部材に相当する試験用部材と、前記チューブと同じ外径で前記環状部に相当する試験用環状部を有する試験用チューブとを準備し、前記試験用環状部に接触した状態で12.0〜22.0[Nm]の範囲内の締付トルクにて前記試験用部材に締結する締結操作と、前記締結操作の後に締結を緩めて前記試験用チューブの結合を解除する解除操作とを含む締結試験をn回繰り返す場合(但し1<n<6)において、第1回目の前記締結試験で生じる最大軸力を初回軸力F1[kN]とし、かつ第n回目の前記締結試験で生じる最大軸力をn回目軸力Fn[kN]として、−(Fn−F1)/(n−1)で得られる値を軸力低下率α[kN/回]と定義したときに、F1<14.0及び0<α<1.75が成立するように前記単位面積質量wの範囲が設定された管継手。 - 前記単位面積質量wの範囲が、1.20<w<10.07である請求項10の管継手。
- 管径方向外側に突出する環状部が端部に設けられた金属製のチューブの外周に装着され、前記環状部に接触した状態で相手部材に締結されることにより、前記チューブを前記相手部材に結合可能な管継手の製造方法であって、
前記管継手を準備する準備工程と、
前記管継手の表面に設定されたコーティング領域に樹脂コーティング層を形成するコーティング工程と、を備え、
前記コーティング工程は、ポリエチレン系物質、潤滑物、及び固体粒子を成分として含み、ISO 2555:1990の規格に準拠した回転粘度計を使用し、前記回転粘度計のスピンドルの回転速度を60[rpm]に設定して測定した25[℃]における粘度が4.24〜5.27[mPa・s]であるコーティング剤に前記管継手を浸漬して前記コーティング領域に前記コーティング剤を付着させる浸漬工程と、前記浸漬工程後に前記管継手の前記コーティング領域に付着した前記コーティング剤を乾燥させる乾燥工程と、を含み、
前記浸漬工程では、前記樹脂コーティング層の有無による質量差を前記コーティング領域の表面積で除算して得られる値を単位面積質量w[g/m2]と定義した場合において、前記コーティング剤を30〜40[℃]の範囲内に温度調整して前記管継手を浸漬させることにより、前記単位面積質量wを1.20<w<10.07の範囲内に制御する管継手の製造方法。 - 前記乾燥工程では、前記コーティング剤が付着した前記管継手を所定の回転速度で回転させながら前記コーティング剤を乾燥させることにより、前記単位面積質量wを1.20<w<10.07の範囲内に制御する請求項12の管継手の製造方法。
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