JP2005282584A - Ｐｔｆｅ多孔質体製コントロールケーブル用ライナー - Google Patents

Abstract

【課題】コントロールケーブルの耐久性を改善し得るライナーを提供する。
【解決手段】気孔内にオイルを含浸させたポリテトラフルオロエチレン多孔質体からなるコントロールケーブル用ライナー。該コントロールケーブル用ライナー、該ライナーに挿入されたインナーケーブル、および該ライナーの外周面を被覆するアウターケーシングからなるコントロールケーブル。
【選択図】なし

Description

本発明は、コントロールケーブル用ライナー、とりわけアクセルケーブル用ライナーに関し、さらには該ライナーを有するコントロールケーブルに関する。

コントロールケーブルは、手元から離れた装置に動力を伝達する手段として、各種産業において遠隔操作に用いられている。たとえば、自動車産業では、アクセル、ボンネットやトランクの開閉装置、スロットル操作装置、ブレーキ、速度計などの機能部品として用いられている。コントロールケーブルは、基本的に、可とう性のアウターケーシングと、その内部に摺動自在に挿通された動力伝達用の可とう性のインナーケーブルから構成される。アウターケーシングは、通常、１本の金属線を螺旋状に巻いたスプリングに樹脂をコートしたものからなり、インナーケーブルは、通常、数本の金属線が撚られたワイヤーからなる。

ところで、コントロールケーブルは、その配設にあたって、通常数箇所、湾曲させて使用されるので、アウターケーシングの内面とインナーケーブルとの摺動による摩擦抵抗は、可能な限り小さいことが望ましい。

そこで、近年、インナーケーブルに樹脂コートするコートインナータイプや、アウターケーシングに樹脂パイプを挿入したライナータイプなどが開発されている。たとえば、高荷重効率および高耐久性が要求されるアクセル用コントロールケーブルでは、充分な潤滑性を有する材料としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をチューブ状に成形したライナーが用いられている。さらに潤滑性を付与するために、ライナー内面にグリースを塗布することが行なわれている。

しかしながら、ＰＴＦＥを単に成形しただけのライナーは、コスト高であるうえに、とくに初期におけるスティック量が大きく、耐摩耗性がわるいなど、耐久性の点で問題があった。また、ライナー内面にグリースを塗布することによって、無負荷摺動抵抗が高くなったり、グリースの塗布ムラにより耐久性に差が出る等の問題があった。

実開昭５６−３５９０９号公報

本発明は、耐久性が向上したコントロールケーブル用のライナーを提供することを目的とする。

本発明は、気孔内にオイルを含浸させたポリテトラフルオロエチレン多孔質体からなるコントロールケーブル用ライナーに関する。

ポリテトラフルオロエチレン多孔質体の気孔率が５〜５０体積％であることが好ましい。

オイルの２５℃における粘度が５０〜５０００ｃＳｔであることが好ましい。

また、本発明は、前記コントロールケーブル用ライナー、該ライナー内に挿入されたインナーケーブル、および該ライナーの外周面を被覆するアウターケーシングからなるコントロールケーブルに関する。

本発明によれば、コントロールケーブル用ライナーとして、ＰＴＦＥを多孔質化させて、気孔内にオイルを含浸させることによって、とくに初期におけるスティック量を減少させ、荷重効率を高めることができる。また、ＰＴＦＥの使用量を削減することができ、軽量化およびコストダウンに繋がる。さらには、自動車などの振動によってライナー内面とインナーケーブルが繰りかえし当接することによる騒音（内当て音）を防止する効果が認められる。

また、ＰＴＦＥ多孔質体の気孔内にオイルを含浸させることによって、耐摩耗性を高めることができ、耐久性を大幅に改善することができる。また、グリースを塗布しなくても、耐久性能を確保することができる。

本発明のライナーは、オイルを含浸させたＰＴＦＥ多孔質体からなる。

前記ＰＴＦＥ多孔質体は、気孔率が５〜５０体積％であることが好ましく、２０〜３０体積％であることがより好ましい。気孔率が５体積％未満では、連続気孔の形成が困難となる傾向があり、５０体積％をこえると、ライナーの強度を著しく低下させる傾向がある。

前記ＰＴＦＥ多孔質体の平均気孔径は、１〜１００μｍであることが好ましく、２０〜６０μｍであることがより好ましい。平均気孔径が１μｍ未満では、オイルの含浸が困難となる傾向があり、１００μｍをこえると、ライナーの強度が著しく低下すると共にオイルの分布が不均一となる傾向がある。

前記ＰＴＦＥ多孔質体の気孔は、連続気孔であることが好ましく、具体的には、連続気孔率が１〜１０体積％であることが好ましい。連続気孔率が１体積％未満では、含浸したオイルの効果が充分に発揮されない傾向があり、１０体積％をこえるとライナーの強度を低下させる傾向がある。

ＰＴＦＥ多孔質体の形状は、チューブ状であり、内径および外径は、特に限定されるものではなく、適宜、要求される内径および外径とすることができる。

チューブの厚さは、０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましい。肉厚が０．２ｍｍ未満では、チューブの破断強度が低くなる傾向がある。

前記ＰＴＦＥ多孔質体の製造方法としては、たとえば、粉末状のＰＴＦＥに気孔形成剤を添加して混合し、押出形成したのち、加熱して気孔形成剤を燃焼・除去し、ＰＴＦＥを焼成する方法があげられる。

前記気孔形成剤としては、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリスチレンなどがあげられ、その中でも架橋されたアクリル樹脂が好ましい。加熱温度は、１４０〜４００℃が好ましい。また、気孔形成剤の粒子径は、１μｍ以上であることが好ましい。粒子径が１μｍ未満では、当該気孔形成剤を連続気孔を形成するために有効な混合量を加えると押出成形性が著しく低下する傾向がある。

前記オイルとしては、たとえば、シリコーンオイル、ポリ−α−オレフィンオイル、ポリアルキレングリコール油、エステル油などの合成潤滑油が用いられる。なかでも、低温から高温までの広い温度域で粘性変化が少なく、潤滑性能が安定している点で、シリコーンオイルが好ましい。シリコーンオイルとしては、たとえば、ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、アルキル変性シリコーン、アミノ変性シリコーンなどが用いられる。

前記オイルは、２５℃における粘度が５０〜５０００ｃＳｔであることが好ましく、１００〜５０００ｃＳｔであることがより好ましい。オイルの粘度が５０ｃＳｔ未満では、気孔からのオイルの染み出しが早く、耐久性が持続しない傾向があり、５０００ｃＳｔをこえると、気孔に充分に充填することができない傾向がある。

前記ＰＴＦＥ多孔質体にオイルを含浸させる方法としては、たとえば、チューブ状に形成したＰＴＦＥ多孔質体を、一方端を封止し、もう一端を減圧ポンプに接続した状態でオイル浴に浸し、減圧する方法があげられる。

図１に示すように、本発明のコントロールケーブル用ライナー２は、コントロールケーブルのアウターケーシング１の内側に設置され、その内部にインナーケーブル３が長さ方向あるいは回転方向に摺動自在に挿通される。

前記インナーケーブル３は、スチール、ステンレスなどからなる複数の金属線を撚り合わせてなる。金属線の撚り構造としては、単撚り、複撚りのいずれでもよく、単撚りの場合には、たとえば１×７、１＋６、３＋９、１＋６＋１２、１×１９の構造のものが好ましく用いられ、金属の素線径が、０．１３５〜０．８ｍｍであることが好ましい。また、複撚りの場合には、７×７、７×１９、ｗ（１９）＋８×７の構造のものが好ましく用いられ、金属線の素線径が、０．１〜０．５ｍｍであることが好ましい。

さらに、前記金属線を撚り合わせたものに、潤滑特性の向上を目的として、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、フッ素系樹脂などの樹脂をコーティングすることができる。

前記インナーケーブル３の直径は、１．０〜４．０ｍｍであることが好ましい。インナーケーブルの直径が１．０ｍｍ未満では、インナーケーブルの破断強度が低下する傾向があり、４．０ｍｍをこえると、柔軟性が無くなり、配索等が困難になる傾向がある。

また、インナーケーブル３の直径は、ライナー内径よりも０．１〜１．０ｍｍ小さいことが好ましい。両者の差（空隙）が、０．１ｍｍ未満では無負荷摺動抵抗が著しく高くなる傾向がある。

前記アウターケーシング１は、スチールなどからなる１本または複数の帯状金属線４を、螺旋状に巻いてなり、さらに、その外側に樹脂５を被覆したものが用いられる。

または、チューブの上に、鋼線を複数本密接するように撚り合わせ、その外側に樹脂を被覆したものが用いられる。

この被覆する樹脂には、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂などがあげられる。

前記アウターケーシング１の内径は、ライナーの外径と同じである。アウターケーシングの外径は、４．０〜１３．０ｍｍであることが好ましい。アウターケーシングの外径が４．０ｍｍ未満ではアウターケーシングの強度が低く、操作時の応力でアウターケーシングが座屈しやすい傾向があり、１３．０ｍｍをこえると柔軟性が損なわれ配索しにくい傾向がある。

本発明のライナーを用いて得られるコントロールケーブルは、自動車のアクセル、ボンネットやトランクなどのオープナー、ドアロックやトランスミッションなどに好適に用いられ、優れた耐久性を発揮することができる。

以下に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに制限されるものではない。

＜ライナーの製造方法＞
実施例１（オイル含浸ＰＴＦＥ多孔質体ライナー）
ＰＴＦＥ製粉末１００重量部に対して、気孔形成剤として架橋されたアクリル樹脂（粒子径６０μｍ）１５．６重量部を添加し、ターブラーミキサーを用いて常温で混合した。さらに、押出助剤としてナフサ２０重量部を加え、ターブラーミキサーを用いて常温で混合した。得られたペースト物を、ラム押出機によってチューブ状に押出した。

つぎに、押出チューブを加熱炉で１８０℃で２分間加熱することにより、押出チューブに含まれる押出助剤を除去した。さらに４００℃で２分間加熱し、気孔形成剤を熱分解によって除去してＰＴＦＥを焼成し、ＰＴＦＥチューブ肉厚間に球形の孔を有する多孔質チューブを得た。得られたチューブは、内径２．６ｍｍ、外径３．６ｍｍ、比重１．６であった。気孔は連続気孔で、連続気孔率３％、気孔率２２体積％、平均気孔径約６０μｍであった。

得られたチューブの片端を封鎖し、もう一端を減圧調整ができるポンプに繋いだ。シリコーンオイル（東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製のＳＨ２００−１０００ＣＳ、ポリジメチルシロキサン、粘度：１０００ｃＳｔ（２５℃））を満たしたオイル浴に、チューブを浸し、０．０３MＰａに２０分間減圧して肉厚間にオイルを含浸させた。オイルの含浸量は、チューブ１ｍあたり０．２ｇであった。

比較例１（ＰＴＦＥ多孔質体ライナー）
オイルを含浸させなかったほかは、実施例１と同様にして多孔質チューブを作製した。

比較例２（現行ライナー）
気孔形成剤を用いなかったほかは、比較例１と同様にしてチューブを作製した。得られたチューブは、内径２．６ｍｍ、外径３．６ｍｍ、比重２．１６であった。

＜ケーブルの製造方法＞
実施例１および比較例１〜２で製造したチューブをライナーに用いて、アクセルケーブルを構成した。アウターケーシングとしては、幅２．５ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの金属線（素材：ＳＷＲＨ６２Ａ）を螺旋状に巻いた上にポリプロピレン樹脂被覆を施して、内径３．６ｍｍ、外径７．０ｍｍ、長さ７００ｍｍのものを用いた。インナーケーブルとしては、素線径０．２４ｍｍの金属線（素材：ＳＷＲＨ６２Ａ）を７×７構造に撚り合わせた直径２．０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのものを用いた。

＜試験方法＞
得られたアクセルケーブルについて、以下の試験を行なった。

（耐久試験）
以下の試験条件で、ケーブル作動耐久試験を行ない、荷重効率を測定した。また、摩耗状態を観察した。なお、試験負荷には耐久用ウエイトを使用した。
試験荷重：９８Ｎ
配索：Ｒ１００×θ１８０°
耐久温度：常温または１４０℃
測定温度：耐久温度に同じ
耐久速度：３０ｃｐｍ
グリース塗油量：なし
ストローク量：３０ｍｍ
試験回数：５万回（試験温度が常温）または５０万回（試験温度が１４０℃）

（スティックスリップ測定）
アウターケーシングの両端を固定し、途中２箇所にクランプを用いて湾曲させ、ケーブルをロードセルに装着した。インナーケーブルの一端におもりを負荷し、もう一端で操作して、以下の試験条件で荷重測定を行ない、図９に示すような、スティックスリップ測定時の読み取りチャートから、スティック量（６）を読み取った。なお、試験負荷には耐久用ウエイトを使用し、常時負荷を保持した。
配索：Ｒ８０×θ１８０°
測定荷重：４９．０Ｎ
耐久ストローク：７５ｍｍ
耐久速度：１５ｃｐｍ
スティックスリップの許容値：７．８４Ｎ
雰囲気温度：常温

＜試験結果＞
（耐久試験）
（１）荷重効率
常温での初期効率（数回ラッピング後の荷重効率）、１４０℃で７万回および５０万回試験したときの荷重効率を、図２および表１に示す。

（２）摩耗状態
常温で５万回試験したときのライナー表面、インナー表面およびライナー断面の状態を撮影した写真を、図３〜５に示す。

実施例１では、ライナーは摩滅しておらず（図３（ａ）および（ｃ））、インナー表面には比較的小さい摩耗粉が認めらる程度であった（図３（ｂ））。

比較例１では、ライナーのアウターケーシングのスプリングと接触している部分が一部摩滅していた（（図４（ａ）および（ｃ））。インナー表面に摩耗粉はあまり認められず、全体的に小さかった（図４（ｂ））。また、比較例２では、インナーとの摩擦により、ライナーが摺動面全面で摩滅し、穴が開いていた（（図５（ａ）および（ｃ））。インナー表面には、２ｍｍ程度の比較的大きな摩耗粉が認められた。

１４０℃で５０万回試験したときのライナー表面およびインナー表面の状態を撮影した写真を、図６〜８に示す。

実施例１では、ライナーは摩滅しておらず（図６（ａ））、ライナーの摩耗粉がインナー表面の撚り目に付着していた（図６（ｂ））。

比較例１では、ライナーのアウターケーシングのスプリングと接触している部分が一部摩滅しており（（図７（ａ））、ライナーの摩耗粉がインナー表面の撚り目に付着していた（図７（ｂ））。また、比較例２では、ライナーのアウターケーシングのスプリングと接触している部分が一部摩滅しており（（図８（ａ））、ライナーの摩耗粉がインナー表面の撚り目に付着していた（図８（ｂ））。

（スティックスリップ測定）
実施例１のライナーおよび比較例２のライナーを用いたときのスティック量を、図１０に示す。

＜評価＞
比較例１（ＰＴＦＥ多孔質体ライナー）は、常温で、比較例２（現行品）と比べて初期の荷重効率が高く、摩耗量が少なかった。これは、多孔化によってライナーが削れやすくなり、インナー摺動時に起こるライナーの掘り起こし抵抗が小さくなり、初期の荷重効率が高くなったと考えられる。また、比較例１のほうが発生した摩耗粉が小さいために、それがライナー内面とインナーケーブルとの間で潤滑剤の役割をし、インナーケーブルがライナーを掘り起こすのを防ぎ、耐摩耗性がよくなったと考えられる。

一方、１４０℃では、比較例１は、比較例２よりも荷重効率が劣り、耐摩耗性も同等もしくは少し劣っていた。これは、１４０℃ではＰＴＦＥがやわらかくなるために摩耗粉がインナーの撚り目に溜まり、インナーケーブルがライナーを掘り起こしにくくなっており、比較例１のライナーの方が多孔化によって削れやすくなる性質が顕著に出たためと考えられる。

実施例１（オイル含浸発泡ライナー）は、比較例２（現行品）と比べて初期の荷重効率が同等であり、また、ライナーは完全摩耗まで至らず、耐摩耗性に優れていた。１４０℃でも、荷重効率は比較例２と同等か少し劣る程度であり、ライナーの完全摩耗も認められず、耐摩耗性に優れていた。これは、含浸したシリコーンオイルの効果であると考えられる。

また、比較例２では、初期のスティック量が大きいが、実施例１では、ほとんど認められなかった。

なお、実施例１のライナーは、長期放置（３ヵ月間）してもオイルが外部ににじみ出てくるようなことはなかった。したがって、生産性にとくに問題はないと考えられる。

本発明のライナーを用いたコントロールケーブルの横断面図（ａ）および縦断面図（ｂ）である。 実施例１および比較例１〜２のコントロールケーブルの耐荷重効率を比較したグラフである。 常温で５万回耐久試験したのちの実施例１のライナー表面（ａ）、インナーケーブル表面（ｂ）およびライナー断面（ｃ）の状態を撮影した写真である。 常温で５万回耐久試験したのちの比較例１のライナー表面（ａ）、インナーケーブル表面（ｂ）およびライナー断面（ｃ）の状態を撮影した写真である。 常温で５万回耐久試験したのちの比較例２のライナー表面（ａ）、インナーケーブル表面（ｂ）およびライナー断面（ｃ）の状態を撮影した写真である。 １４０℃で５０万回耐久試験したのちの実施例１のライナー表面（ａ）およびインナーケーブル表面（ｂ）の状態を撮影した写真である。 １４０℃で５０万回耐久試験したのちの比較例１のライナー表面（ａ）およびインナーケーブル表面（ｂ）の状態を撮影した写真である。 １４０℃で５０万回耐久試験したのちの比較例２のライナー表面（ａ）およびインナーケーブル表面（ｂ）の状態を撮影した写真である。 スティックスリップ測定時の読み取りチャートである。 実施例１のライナーおよび比較例２のライナーを用いたときのスティック量を比較したグラフである。

符号の説明

１ アウターケーシング
２ ライナー
３ インナーケーブル
４ 帯状金属線
５ 樹脂
６ スティック量

Claims (4)

1. 気孔内にオイルを含浸させたポリテトラフルオロエチレン多孔質体からなるコントロールケーブル用ライナー。
2. ポリテトラフルオロエチレン多孔質体の気孔率が５〜５０体積％である請求項１記載のコントロールケーブル用ライナー。
3. オイルの２５℃における粘度が５０〜５０００ｃＳｔである請求項１または２記載のコントロールケーブル用ライナー。
4. 請求項１、２または３記載のコントロールケーブル用ライナー、該ライナー内に挿入されたインナーケーブル、および該ライナーの外周面を被覆するアウターケーシングからなるコントロールケーブル。