JP2010255657A - 有歯ケーブル、有歯ケーブルを備えたケーブル装置および移動体の移動システム - Google Patents

Abstract

【課題】ヤーンが切損することなく案内部材の内面に確実に摺動して摺動音を小さくすることができ、さらに接着せずにヤーンの柔軟性を維持したままヤーンを溝に保持することができる有歯ケーブルを提供する。
【解決手段】コアケーブルと、コアケーブルの周囲へ一定のピッチで螺旋状に巻き付けたワイヤと、芯糸と芯糸に固定されたパイルとを備え、溝へ螺旋状に巻き付けられたヤーンとから構成される有歯ケーブルにおいて、コアケーブルとワイヤにより形成された側壁面と底面とを備えた溝へヤーンを螺旋状に巻き付けたとき、パイルは側壁面に接するように芯糸から半径外方向に向かって配置され、かつ溝の外側へ突出する長さを有しており、芯糸の中心から底面までの間隔は、溝へ巻き付ける前の芯糸の中心から前記パイルの先端までの間隔よりも小さい。
【選択図】 図１

Description

本発明は有歯ケーブル、有歯ケーブルを備えたケーブル装置および移動体の移動システムに関するものである。

従来、有歯ケーブルは、コアケーブルと、コアケーブルの周囲に一定のピッチで螺旋状に巻き付けたワイヤとから構成されて可撓性を有しており、有歯ケーブルを移動させるための歯車をワイヤへ噛み合わせることによって歯車の回転運動を有歯ケーブルの直線運動に変換するものである。有歯ケーブルは適宜湾曲された案内部材に沿って移動し、その端部が自動車のサンルーフやウインドウガラス等の移動体に接続されて、移動体の移動システムとして用いられる。有歯ケーブルのワイヤ表面が案内部材の内面と摺動するときの摺動音を低減させるために、コアケーブルとワイヤにより形成される溝へヤーンを設けることによって、ワイヤではなくヤーンを案内部材の内面と摺動させるものが知られている。

特許文献１には、半径方向に弾性を有するヤーンを溝へ巻き付け、該ヤーンをワイヤより半径外方向へ突出させてヤーンを案内部材の内面と摺動させる有歯ケーブルが開示されている。

また、特許文献２には、コアケーブルと螺旋状のワイヤを加熱し、熱可塑性樹脂から成るヤーンを溝へ巻き付け、コアケーブルとワイヤの熱によりヤーンを溶融固定させて得られる中間層を設けた有歯ケーブルが開示されている。

さらに、特許文献３には、芯糸のまわりに接着剤を塗布してパイルを放射状に植毛させたヤーンを溝へ接着固定した有歯ケーブルが開示されている。

実開昭５５−１７０５１８号公報 特開昭６３−２８９９１号公報 特開平６−２９４４６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された有歯ケーブルは、有歯ケーブルを移動させる歯車とヤーンが常に接触するために、ヤーンが次第に磨耗して切損に至り、ヤーンと案内部材の内面が摺動しなくなって摺動音が大きくなる問題があった。

また、特許文献２に記載された有歯ケーブルは、ヤーンの融点よりも高い温度へ加熱するためにパイルが溶融してその長さが短くなり、ヤーンと案内部材の内面が摺動しなくなって摺動音が大きくなる問題があった。

さらに、特許文献３に記載された有歯ケーブルは、ヤーンをコアケーブルへ接着するときの接着剤の量が多いと、接着剤が案内部材側のパイルに回り込んでパイルを硬化させ、ヤーンと案内部材の内面との摺動音が大きくなる問題があった。一方で、接着剤の量が少ないと、接着不良によりヤーンが溝から外れてしまい、ヤーンと案内部材の内面が摺動しなくなって摺動音が大きくなる問題があった。また、巻き付けるときに芯糸とコアケーブルの間で圧縮力を受けて変形したパイルが元の形状に戻ろうとして芯糸を押し上げ、その状態で接着剤が硬化して芯糸が溝から浮いた状態となり、芯糸が歯車との接触を繰り返すことによってやがてヤーンが切損し、ヤーンと案内部材の内面が摺動しなくなって摺動音が大きくなる問題があった。

本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、ヤーンが切損することなく案内部材の内面に確実に摺動して摺動音を小さくすることができ、さらに接着せずにヤーンの柔軟性を維持したままヤーンを溝に保持することができる有歯ケーブルを提供することを目的とする。

本発明の有歯ケーブルは、コアケーブルと、前記コアケーブルの周囲へ一定のピッチで螺旋状に巻き付けたワイヤと、芯糸と前記芯糸に固定されたパイルとを備え、前記コアケーブルと前記ワイヤにより形成された側壁面と底面とを備えた溝へ螺旋状に巻き付けられたヤーンとから構成される有歯ケーブルにおいて、前記ヤーンを前記溝へ螺旋状に巻き付けたとき、前記パイルは前記側壁面に接するように芯糸から半径外方向に向かって配置され、かつ前記溝の外側へ突出する長さを有しており、前記芯糸の中心から前記底面までの間隔は、前記溝へ巻き付ける前の前記芯糸の中心から前記パイルの先端までの間隔よりも小さいことを特徴とする。

また、本発明の有歯ケーブルは、コアケーブルと、前記コアケーブルの周囲へ一定のピッチで螺旋状に巻き付けたワイヤと、芯糸と前記芯糸に固定されたパイルとを備え、前記コアケーブルと前記ワイヤにより形成された側壁面と底面とを備えた溝へ螺旋状に巻き付けられたヤーンとから構成される有歯ケーブルにおいて、張力を付与した状態で前記ヤーンを前記溝へ巻き付ける工程と、前記張力を保持した状態で加熱して前記芯糸を軟化させる工程と、軟化させた前記芯糸を冷却する工程を含む製造方法により得られることを特徴とする。

（１）本発明の有歯ケーブルは、ヤーンを溝へ螺旋状に巻き付けたとき、パイルが溝の外側へ突出する長さを有しているため、ヤーンを案内部材の内面へ確実に摺動させることができ、さらに芯糸の中心から溝の底面までの間隔が、溝へ巻き付ける前の芯糸の中心からパイルの先端までの間隔よりも小さいため、歯車に接触しない位置へ芯糸を確実に保持することができる。

（２）ヤーンの少なくとも両端部がコアケーブルおよび／またはワイヤに固定されている場合は、ヤーンが溝から外れることなくコアケーブル上に確実に保持させることができる。

（３）さらに本発明の有歯ケーブルは、張力を付与した状態でヤーンを溝へ巻き付ける工程と、張力を保持した状態で加熱して芯糸を軟化させる工程と、軟化させた芯糸を冷却する工程を含む製造方法により得られるため、溝へ巻き付けたときの芯糸の位置を確実に保持させることができる。

（４）ヤーンが熱可塑性樹脂から成り、芯糸の融点が、パイルの融点より低い場合は、芯糸を軟化させたときにパイルが溶融しないため、ヤーンの柔軟性を維持させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る有歯ケーブルの側面図である。 図２は、本発明の実施形態に係るヤーンの一例を示す拡大断面図である。 図３は、図１の有歯ケーブルの一部拡大側面図である。 図４は、図３の有歯ケーブルの使用状態の一部拡大側面図である。 図５は、本発明の実施形態に係るヤーンの他の例を示す拡大断面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る有歯ケーブルと案内部材の摺動音の測定形態を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る有歯ケーブルについて図面を用いて説明する。図１は本発明の実施形態に係る有歯ケーブルの側面図、図２は本発明の実施形態に係るヤーンの一例を示す拡大断面図、図３は図１の有歯ケーブルの一部拡大側面図、図４は図３の有歯ケーブルの使用状態の一部拡大側面図、図５は本発明の実施形態に係るヤーンの他の例を示す拡大断面図、図６は本発明の実施形態に係る有歯ケーブルと案内部材の摺動音の測定状態を示す説明図である。

図１に示すように、コアケーブル１は直径が０．６〜０．８ｍｍの直線状の亜鉛めっき硬鋼線である芯線２と、前記芯線２の上に直径が０．４〜０．６ｍｍの亜鉛めっき硬鋼線６本を巻き付けた下層３と、前記下層３の上に直径が０．４〜０．６ｍｍの亜鉛めっき硬鋼線６本を前記下層３と逆方向へ巻き付けた上層４とから構成されており、前記上層４の上には直径が１．０〜１．２ｍｍの亜鉛めっき硬鋼線であるワイヤ５が２．４〜２．６ｍｍのピッチで前記下層３と同じ方向へ巻き付けられている。

前記ワイヤ５と前記コアケーブル１とにより形成される溝６は、前記ワイヤ５の外表面である側壁部７と、コアケーブル１の外表面である底部８によって螺旋状に構成されており、ここへ後述するヤーン９が巻き付けられる。

ヤーン９は、図２に示すように芯糸９ａとパイル９ｂにより構成されている。芯糸９ａとしてはナイロン６、ナイロン６６、ポリエステル、セルロースなどの熱可塑性樹脂繊維を集束させたものが用いられる。パイル９ｂとしてはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６．１０、ナイロン６．１２、ポリエステルなどの太さ２５〜４０μｍ、長さ１．５〜２．０の繊維が用いられるが、必ずしもこの範囲に限定されるものではない。

前記ヤーン９の製造方法としては、前記芯糸９ａに接着剤を塗布し、静電植毛などにより前記芯糸９ａへパイル９ｂを放射状に固定する方法が用いられる。他には、２本の芯糸の間へ芯糸の方向と垂直方向にパイルを配置し、２本の芯糸を撚り合わせることによって芯糸へパイルを固定する方法等の公知の技術を用いることができる（図５参照）。

前記溝６へヤーン９を巻き付けるには、まずコアケーブルおよびワイヤが回転しないように固定したままヤーン９の供給装置を回転させて、芯糸が溝の底部へ接触する程度の張力を付与しながら巻き付ける。ヤーン９を巻き付ける張力は、芯糸とコアケーブルの間に位置したパイルが変形し、図３に示すように芯糸の中心から底面までの間隔Ｌａが、溝へ巻き付ける前の芯糸の中心からパイルの先端までの間隔Ｌｂ（図２参照）よりも小さくなるように、また図４に示すようにワイヤ５と歯車１１を噛み合わせたときに、歯車１１の先端が芯糸９ａに接触しないように設定される。このとき、芯糸には溝から離れる方向へ応力が加えられた状態となっている。

次に、その張力を保持したまま、高周波誘導加熱によりヤーンの芯糸が軟化する温度までコアケーブル１およびワイヤ５を加熱すると、芯糸が軟化し、芯糸が溝から離れる方向への応力が取り除かれる。このとき、芯糸は溶融しないため、Ｌａ＜Ｌｂの関係を保持する。なお、パイルに用いる熱可塑性樹脂の融点を芯糸に用いる熱可塑性樹脂の融点をより高く設定すれば、芯糸の軟化時にパイルが溶融することがないため、パイルの柔軟性を維持することができる。

次に、芯糸を自然冷却すると、ヤーンが溝に初めに巻き付けられたときの形状を維持したまま硬化する。これにより、芯糸に加えられた溝から離れる方向への応力のみが取り除かれ、Ｌａ＜Ｌｂの関係でヤーンを溝に確実に保持させることが可能となる。

最後に、連続して製造された有歯ケーブルが所望の長さになるように、切断機を用いてコアケーブル、ワイヤ、ヤーンを一度に切断する。このとき発生する切断機の回転刃と有歯ケーブルの摩擦熱によって切断部のヤーンが溶融し、ヤーンの両端はコアケーブルおよび／またはワイヤに固定される。

このようにして得られた有歯ケーブルは、ワイヤが歯車と噛み合ったときに芯糸が歯車の先端と接触しないため、ヤーンが切損に至ることがない。また、パイルを溝の外側に突出させているため、ヤーンが案内部材の内面と確実に摺動して摺動音を小さくすることができる。また、ヤーンを接着しないため、ヤーンの柔軟性を維持することができる。

前記有歯ケーブルは、適宜湾曲し、前記ワイヤの外径よりも大きい内径を有する金属または合成樹脂製のパイプや、前記ワイヤの外径よりも大きい幅および高さを有する断面Ｕ字状のガイド等により構成された案内部材に挿通されることにより、前記案内部材内を移動するケーブル装置として使用できる。

また、前記有歯ケーブルは、その端部を自動車のサンルーフ、ウインドウガラス、シート、スライドドア、二輪車の風防等の移動体に連結することで、歯車の回転運動を移動体の直線運動に変換する移動システムとして使用できるが、前記移動体に限られるものではない。

つぎに、具体的な実施例および比較例を参照して、本発明の有歯ケーブルを説明する。
＜実施例１＞
直径０．７ｍｍの直線状の亜鉛めっき硬鋼線の芯線の上に直径０．５ｍｍの亜鉛めっき硬鋼線６本を巻き付けて下層とし、その上に直径０．５ｍｍの亜鉛めっき硬鋼線６本を下層と逆方向に巻き付けて上層としたコアケーブルを形成した。さらにそのコアケーブルの上層の上にワイヤとして直径１．２ｍｍの亜鉛めっき硬鋼線をピッチ２．５４ｍｍで下層と同じ方向へ巻き付けた。また、ナイロン６製のフィラメントを集束した直径４００μｍの芯糸に接着剤を塗布し、外径２８．６μｍ、長さ１．８ｍｍのナイロン６６製のパイルを芯糸へ静電植毛してヤーンを構成した。ヤーンに張力を付与しながらコアケーブルとワイヤにより形成された溝へ巻き付けたあと、高周波誘導加熱により約１６０度で約１０秒間加熱し、自然冷却して実施例１の有歯ケーブルを得た。

＜比較例１＞
直径０．６８ｍｍの直線状の未めっき硬鋼線の芯線の上に直径０．５１ｍｍの未めっき硬鋼線６本を巻き付けて下層とし、その上に直径０．４９ｍｍの未めっき硬鋼線６本を下層と逆方向に巻き付けて上層としたコアケーブルを形成した。さらにそのコアケーブルの上層の上にワイヤとして直径１．１８ｍｍの亜鉛めっき硬鋼線をピッチ２．５０ｍｍで下層と同じ方向へ巻き付けた。また、ナイロン６製のフィラメントを集束した直径３８０μｍの芯糸に接着剤を塗布し、外径４７．４μｍ、長さ１．９４ｍｍのナイロン６６製のパイルを芯糸へ静電植毛してヤーンを構成した。コアケーブルとワイヤにより形成された溝へ接着剤を塗布し、そこへヤーンに張力を付与しながら巻き付け、接着剤を乾燥させて比較例１の有歯ケーブルを得た。

＜比較例２＞
直径０．７２ｍｍの直線状の未めっき硬鋼線の芯線の上に直径０．５３ｍｍの未めっき硬鋼線６本を巻き付けて下層とし、その上に直径０．５３ｍｍの未めっき硬鋼線６本を下層と逆方向に巻き付けて上層としたコアケーブルを形成した。さらにそのコアケーブルの上層の上にワイヤとして直径１．２ｍｍの未めっき硬鋼線をピッチ２．６０ｍｍで下層と同じ方向へ巻き付けた。また、ナイロン６製のフィラメントを集束した直径３３４μｍの芯糸に接着剤を塗布し、外径３０．７μｍ、長さ１．７３ｍｍのナイロン６６製のパイルを芯糸へ静電植毛してヤーンを構成した。コアケーブルとワイヤにより形成された溝へ接着剤を塗布し、そこへヤーンに張力を付与しながら巻き付け、接着剤を乾燥させて比較例２の有歯ケーブルを得た。

＜実験方法＞
実施例１、比較例１および比較例２の有歯ケーブル１０を、約２０度の環境温度の中で、図６に示すようにＲ＝１００ｍｍで９０度に湾曲させた内径φ５．２ｍｍ、肉厚２．０ｍｍの公知のサンルーフシステム用ポリエチレンテレフタレート製案内部材１２に挿通し、有歯ケーブルの一端を１００ｍｍ／秒の速さで引き操作したときの有歯ケーブルと案内部材内面との摺動音を、案内部材の湾曲部の頂点Ｐから距離Ｍ＝３００ｍｍ離れた位置へ取り付けたマイクロホン１３で測定した。その結果を表１に示す。

表１によれば、実施例１と比較例１との摺動音の差は５．４ｄＢ、実施例１と比較例２との摺動音の差は３．４ｄＢであり、比較例１および比較例２に比べて実施例１の摺動音が小さくなっていることがわかる。

１ コアケーブル
２ 芯線
３ 下層
４ 上層
５ ワイヤ
６ 溝
７ 側壁部
８ 底部
９ ヤーン
９ａ 芯糸
９ｂ パイル
１０ 有歯ケーブル
１１ 歯車
１２ 案内部材
１３ マイクロホン

Claims (6)

1. コアケーブルと、
   前記コアケーブルの周囲へ一定のピッチで螺旋状に巻き付けたワイヤと、
   芯糸と前記芯糸に固定されたパイルとを備え、前記コアケーブルと前記ワイヤにより形成された側壁面と底面とを備えた溝へ螺旋状に巻き付けられたヤーンとから構成される有歯ケーブルにおいて、
   前記ヤーンを前記溝へ螺旋状に巻き付けたとき、
   前記パイルは前記側壁面に接するように芯糸から半径外方向に向かって配置され、かつ前記溝の外側へ突出する長さを有しており、
   前記芯糸の中心から前記底面までの間隔は、前記溝へ巻き付ける前の前記芯糸の中心から前記パイルの先端までの間隔よりも小さいことを特徴とする有歯ケーブル。
2. 前記ヤーンの少なくとも両端部が前記コアケーブルおよび／または前記ワイヤに固定されていることを特徴とする請求項１記載の有歯ケーブル。
3. コアケーブルと、
   前記コアケーブルの周囲へ一定のピッチで螺旋状に巻き付けたワイヤと、
   芯糸と前記芯糸に固定されたパイルとを備え、前記コアケーブルと前記ワイヤにより形成された側壁面と底面とを備えた溝へ螺旋状に巻き付けられたヤーンとから構成される有歯ケーブルにおいて、
   張力を付与した状態で前記ヤーンを前記溝へ巻き付ける工程と、
   前記張力を保持した状態で加熱して前記芯糸を軟化させる工程と、
   軟化させた前記芯糸を冷却する工程を含む製造方法により得られることを特徴とする有歯ケーブル。
4. 前記ヤーンは熱可塑性樹脂から成り、前記芯糸の融点が、前記パイルの融点より低いことを特徴とする請求項３記載の有歯ケーブル。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の有歯ケーブルを備えたケーブル装置。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の有歯ケーブルを備えた移動体の移動システム。