JP2008032063A - インナーケーブルおよびそれを用いたプッシュプルコントロールケーブル - Google Patents

インナーケーブルおよびそれを用いたプッシュプルコントロールケーブル Download PDF

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Abstract

【課題】従来のものと比べて荷重効率が高く、しかも製造が容易で製造コストが低く、最小曲げ半径が小さく、バックラッシュが小さいプッシュプルコントロールケーブル用のインナーケーブルを提供する。
【解決手段】断面略円形の心線11と、その心線の周囲に撚り合わせた複数本の側線12とからなるインナーケーブル10。側線12は、断面略小判形の線材をそれぞれ同一方法にねじり加工したねじり線である。側線12のねじり方向は全体の撚り合わせの螺旋方向と逆向きであり、それにより断面略小判形の側線の半円部14が軸線と略平行に現れている。
【選択図】図1

Description

本発明はインナーケーブルおよびそれを用いたプッシュプルコントロールケーブルに関する。さらに詳しくは、自動車のオートマチックトランスミッションとシフトレバーとを連結する、いわゆるATケーブルやMTケーブルなどに用いられるインナーケーブルおよびプッシュプルコントロールケーブル関する。

特開2003−287018号公報 特開2004−263818号公報 特開2004−19732号公報

特許文献1には、図10に示すような、心線101と、その心線の周囲に螺旋巻きされる側線102、103とからなるインナーケーブル100を、アウターケーシング104に挿入したプッシュプルコントロールケーブル105が開示されている。側線102、103は大径の主側線102と小径の副側線103とからなり、それらが交互に配列されている。この特許文献1には、上記インナーケーブル100において、心線101、主側線102および副側線103の径の比率を適切に選択することにより、荷重効率が高く、座屈荷重が高いインナーケーブルが得られるとしている。特許文献2にも同様なインナーケーブルが開示されている。

特許文献3には、心線と、その心線の周囲に撚られた同径の側ストランド(側線)とからなるコアと、そのコアを覆い、その外周に軸方向に真っ直ぐに伸びる突条が等間隔で複数本設けられている合成樹脂製の外層とからなるインナーケーブルおよびそれを用いたプッシュプルコントロールケーブルが開示されている。このインナーケーブルは、曲げ半径を小さくすることができ、荷重効率が高く、摺動抵抗が少なく、バックラッシュが少ない。

特許文献1のインナーケーブル100は、座屈荷重が高い半面、最小曲げ半径が大きくなる。そして曲げ半径を小さくしようとして、線径を細くすると、座屈荷重が低下する。さらにこのインナーケーブル100は、主側線102と副側線103との線径が異なる2種類の線材を心線101に螺旋巻きするので、螺旋巻き工程が煩雑である。さらに空間率が高いため、バックラッシュが大きい。特許文献2のインナーケーブルも同様な傾向がある。

他方、特許文献3のインナーケーブルは、最小曲げ半径が小さく、心線および側ストランドの径がほぼ同一であるので、撚り合わせ工程(螺旋巻き工程)が容易である。しかし合成樹脂製の外層を設けるので、外層の材料コストおよび押し出し成形のコストが高い。また、合成樹脂被覆の外層があるため、バックラッシュが大きい。

本発明は、従来のインナーケーブルより荷重効率が高く、しかも製造が容易で製造コストが低く、最小曲げ半径が小さく、バックラッシュが小さいインナーケーブルおよびプッシュプルコントロールケーブルを提供することを技術課題としている。

本発明のプッシュプルコントロールケーブル用のインナーケーブル(請求項1)は、断面略円形の心線と、その心線の周囲に撚り合わせた複数本の側線とからなり、前記側線が、異形断面の線材をそれぞれ同一方向にねじり加工したねじり線であることを特徴としている。ここにいう「異形断面」とは、円以外の断面形状を意味し、捻ったときに、元の形状から変化するものをすべて含む。

このようなインナーケーブルにおいては、前記異形断面の一部が曲率部であり、前記側線のねじり方向が、側線の心線に対する撚り合わせの螺旋方向と逆向きであり、それにより異形断面の側線の曲率部が軸線と略平行に現れるものが好ましい(請求項2)。なお、「曲率部」とは、円弧状、楕円状など、外向きに凸に湾曲する部分を意味する。

本発明のプッシュプルコントロールケーブル用のインナーケーブルの第2の態様(請求項3)は、断面略円形の心線と、その心線の周囲に撚り合わせた複数本の側線とからなり、前記複数本の側線が、異形断面の線材をねじり加工したねじり線と、断面円形の線材または複数本の素線の撚り線とを組み合わせたものであることを特徴としている。

本発明のプッシュプルコントロールケーブル(請求項4)は、前記いずれかのインナーケーブルと、そのインナーケーブルを摺動自在に案内するアウターケーシングとからなることを特徴としている。

本発明のインナーケーブル(請求項1)は、アウターケーシング内に挿入して押し引き操作するときの摺動抵抗が低く、荷重効率が高い。このように摺動抵抗が低くなる理由は、略円形の断面形状の心線の周囲に撚り合わされる側線を、異形断面の線材をねじり加工したねじれ構造とすることにより、通常のストランドインナー(側線を円形断面の素線あるいは撚り線としたインナーケーブル)と比べて、隣接する側線同士の隙間(円周方向におけるクリアランス)の割合、すなわち空隙率が増加し、ケーブル内部の空気抵抗が低減したこと、また、アウターケーシングの内面と接する面積が少なくなり、そのため摺動抵抗が低くなったためと考えられる。また、側線自体がねじれているので、空隙率が高く、グリースなどの潤滑剤の保持力が高いことも理由と考えられる。

このようなインナーケーブルにおいて、前記異形断面形状の一部が曲率部であり、前記側線のねじり方向を、側線の心線に対する撚り合わせの螺旋方向と逆向きとし、それにより異形断面の側線の曲率部が軸線と略平行に現れるようにする場合(請求項2)は、アウターケーシングの内面と接触する部位が軸線と略平行となり、そのため、一層摺動抵抗が小さくなる。

本発明のプッシュプルコントロールケーブル用のインナーケーブルの第2の態様(請求項3)は、すべての側線をねじれ線とする前述のインナーケーブル(請求項1)と比べると荷重効率は若干低いが、剛性を下げることで摺動抵抗を低下させる利点があり、従来のストランドインナーと比べると、摺動抵抗が低く、荷重効率が高い。

本発明のプッシュプルコントロールケーブル(請求項4)は、前述のインナーケーブルを採用しているので、最小曲げ半径を小さくすることができる。

つぎに図面を参照しながら本発明のインナーケーブルおよびプッシュプルコントロールケーブルの実施の形態を説明する。図1は本発明のインナーケーブルの一実施形態を示す断面図、図2はそのインナーケーブルに用いる側線の拡大端面図、図3は図1のインナーケーブルの概略斜視図、図4は本発明のプッシュプルコントロールケーブルに用いるアウターケーシングの一実施形態を示す断面図、図5aおよび図5bはそれぞれ本発明のインナーケーブルの他の実施形態を示す端面図、図5cは図5aのC部の拡大図、図6は本発明に関わるアウターケーシングの他の実施形態を示す断面図、図7a、図7b、図7cはそれぞれ比較例1、2、3のインナーケーブルの断面図、図8は荷重効率を測定する計測装置を示す概略側面図、図9は座屈荷重を測定する計測装置を示す概略側面図である。

図1に示すインナーケーブル10は、心線11と、その心線11の周囲に螺旋状に撚り合わされた側線12とからなる。心線11は従来のインナーケーブルに用いられるものと実質的に同一のものを用いることができる。伝達する力によって異なるが、心線11の径は通常は0.8〜3mm程度であり、好ましくは1.2〜1.6mm程度である。100〜300Nの力を伝達するATケーブルの場合は、心線11の径は1〜1.6mm程度であり、インナーケーブル10全体の径は2〜3.5mm程度である。心線11は断面円形であり、オイルテンパー線(JIS G 3560など)、硬鋼線(JIS G 3506など)に亜鉛めっきした亜鉛めっき鋼線、ステンレススチール(JIS G 4314など)などの金属単線が用いられる。ただし撚り線であってもよい。

側線12は、断面が略小判形で、ねじり加工されている(図3参照)。図1の場合は、両端が半円形で、中間がそれらの半円同士を直線で結んだ略矩形状の小判形となっており、矩形部13の幅Bと長さLの比率は1:1.2〜1:1.3程度である。両端の半円部14の半径Rは矩形部13の幅Bの1/2である。ただし両端は半円に限るものではなく、円弧であってもよい。側線12の断面形状の半円部14を含めた全体の長さL0は、心線11の径の0.3〜0.9倍程度であり、0.35〜0.5倍程度が好ましい。また、側線の断面形状は、左右の直線部がない楕円状であってもよい。

このような側線12の断面形状は、市販されている円形断面の金属線を圧延加工して得ることができる。この場合、半円部14ないし円弧部は、金型で拘束して形状を特定することもでき、解放状態で圧延加工することにより自然に得られる半円ないし円弧の形状とすることもできる。圧延加工は、たとえば常温でロール間に通す冷間ロール圧延が採用される。ただし熱間圧延でもよい。また、小判形のダイスを用いて引き抜き加工で形成することもできる。

図3に示すように、側線12のねじり(側撚り)のピッチP1は、心線11の回りに撚り合わせる場合の螺旋(親撚り)のピッチP2の0.2〜0.4倍であり、具体的には3.5〜15mm程度である。側撚りのピッチP1を親撚りのピッチP2とを一致させると、小判形の中心線Cが常時心線11の半径方向を向くことになるが、通常は側撚りのピッチP1の方が親撚りのピッチP2より小さい。側線12の材料は前述の心線11と同一のものでもよく、異なる金属材料のものを組み合わせてもよい。

親撚りと側撚りの撚りの向きは同一にすることもできるが、逆向きにするのが好ましい。たとえば親撚りをS撚りにして、側撚りをZ撚りにする。このように逆向きにすることにより、側線12の半円部14が軸線Tとほぼ平行になり、摺動抵抗が少なくなる(図3参照)。なお、図3では作図を簡略にするため、側線12の断面を楕円形で表している。また、半円部と矩形部の境界15を実線で示している。このように境界15は波打っているが、軸線Tとほぼ平行になっている。

このようなインナーケーブル10を製造するには、前述の加工方法であらかじめ小判形断面の線材を製造しておき、ねじり加工を行いながら心線11の周囲に撚り合わせる方法、あるいはあらかじめ専用機などでねじり加工まで行っておき、撚り線機で心線11に撚り合わせる方法などが採用される。なお、ねじり加工についで、親撚りの螺旋巻きのくせを付ける加工を施しておき、その後、撚り合わせるようにしてもよい。その場合はばらけにくくなる利点がある。

さらに側線12を心線11に撚り合わせる際、ボイス部分(素線を撚り合わせる部分)にダイスを使用し、外径を略円形に矯正するようにしてもよい。それにより撚り合わせたときの異形を矯正することができ、アウターケーシングとのなじみがよくなる。製造されたインナーケーブル10の型付け率(ロープをほぐしたストランドのスパイラル高さと、ほぐす前のロープの径との比率を百分率で表したのもの)は85〜95%程度である。

上記のように構成されるインナーケーブル10は、最小曲げ半径が小さく、バックラッシュも小さい。そして荷重効率が高く、座屈荷重は従来レベルを維持している。

前述のインナーケーブル10は、グリースを塗布した後、たとえば図4のアウターケーシング20に挿入してプッシュプルコントロールケーブル21とされる。図4のアウターケーシング20は、中心部のライナー22と、その周囲に撚り合わせた多数本の金属素線からなるシールド層23と、その外周に設けた被覆層(保護層)24とからなる。ライナー22は強度および滑り性が高い合成樹脂製のチューブであり、高密度ポリエチレン(HDPE)、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、フッ素樹脂またはそれらのエラストマーなどが用いられる。

シールド層23を構成する金属素線としては、従来のものと同様に、JISG3560のSWO−AまたはSWO−Bの炭素鋼オイルテンパー線などが用いられる。被覆層24は、ポリプロピレン(PP)などが用いられる。アウターケーシングの外径は、ATケーブルやMTケーブルの場合は、7〜10mm程度である。

図2の側線12の断面形状は、矩形の対向する2辺を外向きに円弧状に突出させた略小判形としているが、図5aに示すインナーケーブル26に用いられている側線27は、矩形の対向する2辺27a、27aを外向きに突出させただけでなく、さらに残りの対向する2辺27b、27bを内向きに円弧状にへこませた、いわば分銅形の断面形状を備えている。外向きに突出する円弧状の辺27aの曲率半径Rは、ねじり線の半径とほぼ合わせている。内向きにへこんでいる辺27bの曲率半径は、ねじり線の半径よりも大きい。

このようなへこんでいる面を備えたねじり線を側線27とするインナーケーブル26は、へこんでいる部分があるため、空隙率が高く、空気抵抗が低い。さらにグリースの保持力も高い。そのため、摺動抵抗が低く、荷重効率が高い。なお、残りの対向する2辺27b、27bについても、全体が円形にならない範囲で、円弧状に外向きに突出させてもよい。

前述の側線の実施形態では、いずれも矩形の対向する2辺を円弧状に突出させた2個所の曲率部を備えているが、三角形の1〜3辺を円弧状に突出させたり、五角形、六角形、あるいは七角形以上の多角形のいくつかの辺を円弧状に突出させるようにしてもよい。その場合、円弧状に突出させる辺は、偶数の辺を有する形状では、基本的には1つ置きとするが、隣接する辺を両方とも円弧状に突出させてもよい。奇数の辺を有する形状では、いずれかの隣接する辺同士は両方とも円弧状に突出させるか、両方とも突出させない。また、全体が円形にならない範囲で、すべての辺を円弧状に突出させてもよい。突出させない辺は、図5aの場合と同様に円弧状などの形状で内向きにへこませるようにしてもよい。

さらに前述の円弧状の突出辺を備えた断面形状だけでなく、三角形、四角形、五角形などの多角形など、円弧状に突出させた辺を備えていない断面形状も、本明細書にいう「異形断面」に含まれる。このような断面形状の線材をねじり線にした場合でも、心線に螺旋巻きしたとき、隣接する線材同士の間に大きい隙間が形成されるためである。

前記実施形態では、すべての側線を異形断面としているが、図5bに示すインナーケーブル28のように、異形断面の側線12と、円形断面で捻っていない側線28aとを組み合わせてもよい。その場合は交互に配置するのが好ましい。さらに円形断面の側線28aに代えて、想像線で示すような複数の素線を撚り合わせた撚り線からなる側線(側ストランド)28bを採用し、異形断面の側線12と撚り線の側線28bとを組み合わせてもよい。さらにそれらの三種類の側縁12、28a、28bを組み合わせることもできる。それらの2〜3種類の側線を組み合わせたインナーケーブルについても、従来のインナーケーブルに比して荷重効率の増加および摺動抵抗の減少の効果が得られる。また、図5cに示すように、アウターケーシングのライナーの内面と摺接する曲率部については、図5cに示すように、グリース溝27cを設けるのが好ましい。グリース溝27cは図1や図5bの異形断面の側線12に設けるのが好ましい。

図6は本発明のプッシュプルコントロールケーブルに用いられるアウターケーシングの他の実施形態を示している。このアウターケーシング29は、図4のアウターケーシング20のライナー22の内部空洞22aの断面形状を六角形に代えたものである。5角形あるいは7角形以上にしてもよい。このようにライナー22の内部空洞の断面形状を多角形にすると、側線同士の隙間の空隙のほか、側線とライナー22の間の空隙率も高くなり、摺動抵抗が低く、荷重効率が高くなる。

つぎに実施例および比較例をあげて本発明のインナーケーブルの効果を説明する。

[実施例1]心線として、線径1.2mmのオイルテンパー線(JIS G 3560)を使用した。側線としては、線径0.45mmの硬鋼線(JIS G3506)に亜鉛めっきをした亜鉛めっき鋼線を圧延して厚さ(図2の幅B)0.3mm、長さ(図2の全体の長さL0)0.52mm、ねじり(側撚り)ピッチ5.4mm、ねじり(撚り)方向Z撚りのものを用いた。前記心線に10本の側線を撚りピッチ17.9mmでS撚りに撚り合わせて、図1に示す端面形状の実施例1のインナーケーブルを製造した。最後にボイス部分に内径2.2mmのダイスを使用し外径矯正した。

[実施例2]側撚りのピッチを6.8mmとし、親撚りのピッチを22.4mmとしたほかは実施例1と同様にして実施例2のインナーケーブルを製造した。

[実施例3]側撚りのピッチを8.1mmとし、親撚りのピッチを26.9mmとしたほかは実施例1と同様にして実施例3のインナーケーブルを製造した。

[実施例4]側線の材質をSUS304WPBにしたほかは、実施例3と同様にして実施例4のインナーケーブルを製造した。

[比較例1]断面形状が図7aの外径2.2mmのインナーケーブル30を比較例1として製造した。心線11として、線径が1.1mm、材質がSi−Cr−V鋼(SWOSC−V)のオイルテンパー線を用いた。第1層の側線12aとして、線径が0.46mm、材質がJIS G3506−(SWRH62A)(亜鉛めっき)SW−Bの亜鉛めっき鋼線を10本用いた。第2層の側線12bとして、線径が0.23mm、材質がSUS304−WPBのステンレス鋼線を10本用いた。撚りピッチは15mmで、撚り方向はZ撚りとした。

[比較例2]親撚り(ロープ撚り)の撚りピッチを25mmとしたほかは比較例1と同様にして比較例2のインナーケーブルを製造した。

[比較例3]断面形状が図7aで示される外径2.2mmのインナーケーブル31を比較例3として製造した。撚り線の側ストランド32として、線径が0.2mm、材質がSUS304−WPBのステンレス鋼線32aに、線径が0.18mm、材質がSUS304−WPBのステンレス鋼線32bを6本、撚りピッチ6.2mmでZ撚りで撚り合わせて外径0.56mmとしたものを5本用いた。単線の側線33として、線径が0.39mm、材質がJIS G3506−(SWRH62A)(亜鉛めっき)SW−Bの亜鉛めっき鋼線を5本用い、撚り線の側ストランド32と交互に配列した。それ以外は、比較例1と同様にした。

[比較例4]親撚りの撚りピッチを25mmとしたほかは比較例3と同様にして比較例4のインナーケーブルを製造した。

[比較例5]断面形状が図7cで示される外径2.2mmのインナーケーブル34を比較例3として製造した。撚り線の側ストランド35として、線径が0.26mm、材質がSUS304のステンレス鋼線を3本、撚りピッチ5.8mmでZ撚りで撚り合わせて外径0.58mmとした。単線の側線36として、線径が0.39mm、材質がSUS304のステンレス鋼線を5本用いた。それ以外は比較例3と同様にした。

[荷重効率(PULLのみ)]
上記の実施例、比較例のインナーケーブルについて、図8に示す測定装置40で荷重効率および無負荷摺動抵抗を測定した。測定装置40は長さ700mmのアウターケーシング(型番507W71D)41の一部に半径150mmで180度反転した部位42を設け、長さ1000mmのインナーケーブル43を通し、一端をスプリング44で200Nの力で引っ張り、他端に加わる力を荷重計(ロードセル)45で測定した。

引っ張りストロークは30mmとした。インナーケーブル43には、潤滑剤としてシリコーン系のグリースをインナーケーブルの表面に薄く均一に塗布した。荷重効率ηwは「(他端に加わる力/200N)×100(%)」で計算した。実施例1〜4、比較例1〜5の測定結果を表1に示す。

なお、測定に用いた型番507W71Dのアウターケーシングは、断面形状が図4で、ライナー22として外径3.95mm、内径2.4mmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製のチューブを用い、シールド層23として外径0.7mmの硬鋼線を20本、ライナー22の周囲にピッチ75mmで螺旋巻きしたものであり、外層24としてポリプロピレン(PP)を用いたものであり、全体の外径が7.1mmのものである。

[無負荷摺動抵抗]
図8の測定装置40からスプリング44を除き、無負荷状態でインナーケーブル43を引き、荷重計45で無負荷摺動抵抗を測定した。実施例1〜4、比較例1〜5の測定結果を表1に示す。

[バックラッシュ]
図8の装置において、荷重計45を除き、インナーケーブル43の一端を固定し、他端の往復ストロークを測定してバックラッシュを測定した。その結果を表1に示す。

[座屈荷重]
図9に示す測定装置46で座屈荷重を測定した。この測定装置46は、ラップストローク(図9の符号LS)60mmとなるように切断したインナーケーブル43の下部を座台47の孔に通した上で荷重計45に連結し、上部をガイドパイプ48で支持し、上端から外径5mm、6mmのロッド49で圧縮速度10mm/minの速度で押圧し、インナーケーブル43に座屈が生じたときの荷重を測定した。実施例1〜4、比較例1〜5についての測定結果を表1に示す。

以上のことから、実施例1〜4のインナーケーブルは荷重効率が88〜89%であり、78〜84%の比較例1〜5のインナーケーブルより優れていることが分かる。また、無負荷摺動抵抗についても、実施例1〜4のインナーケーブルは3.5〜4.5N程度であり、5〜7.5Nである比較例1、2、4、5のインナーケーブルに比して優れており、4.5Nの比較例3とほぼ同等であることが分かる。他方、バクラッシュについては、実施例1〜4のインナーケーブルでは1.0〜1.1mmであり、比較例1〜5の2.5〜2.6mmに比して優れている。また、座屈荷重についても、実施例1〜4のインナーケーブルでは700〜1010Nであり、比較例1〜5と同等である。

本発明のインナーケーブルの一実施形態を示す断面図である。 図1のインナーケーブルに用いる側線の拡大端面図である。 図1のインナーケーブルの概略斜視図である。 本発明のプッシュプルコントロールケーブルに用いるアウターケーシングの一実施形態を示す断面図である。 図5a〜bは本発明のインナーケーブルの他の実施形態を示す端面図であり、図5cは図5aのC部の拡大図である。 本発明に関わるアウターケーシングの他の実施形態を示す断面図である。 図7a、図7b、図7cはそれぞれ比較例1、2、4のインナーケーブルの断面図である。 荷重効率を測定する計測装置を示す概略側面図である。 座屈荷重を測定する測装置を示す概略側面図である。 従来のインナーケーブルの一例を示す断面図である。

符号の説明

10 インナーケーブル
11 心線
12 側線
13 矩形部
14 半円部
R 半径
B 幅
L 長さ
L0 全体の長さ
P1 ピッチ
P2 ピッチ
C 中心線
T 軸線
15 境界
20 アウターケーシング
21 プッシュプルコントロールケーブル
22 ライナー
22a 空洞
23 シールド層
24 被覆層
26 インナーケーブル
27 側線
27a、27b 辺
27c グリース溝
28 インナーケーブル
28a 側線
28b 側線(側ストランド)
29 アウターケーシング
30、31 インナーケーブル
32 撚り線の側ストランド
33 単線の側線
34 インナーケーブル
35 撚り線の側ストランド
36 単線の側線
40 測定装置
41 アウターケーシング
42 反転した部位
43 インナーケーブル
44 スプリング
45 荷重計
46 測定装置
47 座台
48 ガイドパイプ
49 ロッド

Claims (4)

  1. 断面略円形の心線と、その心線の周囲に撚り合わせた複数本の側線とからなり、
    前記側線が、異形断面の線材をそれぞれ同一方向にねじり加工したねじり線である、プッシュプルコントロールケーブル用のインナーケーブル。
  2. 前記異形断面の一部が曲率部であり、
    前記側線のねじり方向が、側線の心線に対する撚り合わせの螺旋方向と逆向きであり、それにより異形断面略の側線の曲率部が軸線と略平行に現れる請求項1記載のプッシュプルコントロールケーブル用のインナーケーブル。
  3. 断面略円形の心線と、その心線の周囲に撚り合わせた複数本の側線とからなり、前記複数本の側線が、異形断面の線材をねじり加工したねじり線と、断面円形の線材または複数本の素線の撚り線とを組み合わせたものである、プッシュプルコントロールケーブル用のインナーケーブル。
  4. 請求項1、2または3記載のインナーケーブルと、そのインナーケーブルを摺動自在に案内するアウターケーシングとからなるプッシュプルコントロールケーブル。
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