JP4208227B2 - コントロールケーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車、各種産業機械および搬送システムなどにおいて操作力や動力伝達用部品として使用されるコントロールケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コントロールケーブルは、数多くの用途、例えば自動車においては、窓の開閉、ボンネットやトランクの開閉、ブレーキ操作などにおける操作力や動力の伝達手段として使用され、また、産業機械や搬送システムなどにおいても、ハンドル操作力の伝達手段などとして汎用されている。
【０００３】
こうしたコントロールケーブルの使用態様としては、ある程度の可撓性と剛性を有する導管に挿入して内索として使用する場合と、導管等を使用せずに裸のまま使用する場合とがある。後者は部品として取り付けやすく、操作性に優れることから、自動車の窓の開閉用等に使用され、装置の簡易化とコストの低減の点から有利であるとされている。
【０００４】
しかし、その反面、コントロールケーブルがガイドである小径のプーリや小径の固定シューに直接接触するため、導管に挿入して使用する内索方式に比べ、より強い繰り返し曲げを受ける。すなわち、小径のプーリによる曲率の小さい繰り返し曲げによって曲げ疲労とストランド相互のフレッティング疲労が生じやすく、また、固定シューとの繰り返し摩擦による摩擦劣化を受けやすい。
【０００５】
こうしたことから、コントロールケーブルには、強くて伸びが少なく、かつ耐久姓に優れた鋼線を撚り合わせたものが用いられ、また、耐食性を付与するため、通常、亜鉛めっきが施された鋼線が用いられている。
具体的には、自動車用の窓開閉用のコントロールケーブルとして、後部座席側に７×７構造が用いられ、使用頻度が高く、条件的に厳しい運転席側には、１×１９＋８×７構造、Ｗ（１９）＋８×７構造の高価なものが多く使われている。
【０００６】
しかし、このような構造としただけでは、耐久性が十分となりにくいので、さらにストランドを構成する素線径を小さくしたり、芯ストランドを樹脂被覆し、芯ストランド内に潤滑油を閉じ込める等の対策が取られていたが、自動車の窓開閉に用いられるようなケーブルでは、前記のように、高い張力で固定シューにより摺動されながら小径に曲げられ、強く擦られる厳しい条件で使用されるので、前記先行技術でも十分安定した耐久性が得られなかった。とくに、導管に挿入される内索でなく、裸のまま使用する場合に顕著であった。
【０００７】
その理由は、ケーブル製造時に発生するケーブルの側ストランド或いは芯ストランドの圧痕キズが疲労破壊の起点になることであり、一方、使用中においては、摺動部で擦られ、この時、側ストランドが芯ストランド上で移動してしまうことにより、側ストランド同士、或いは側ストランドと芯ストランド間で擦れ合いが生じ、これにより素線に発生する磨耗キズが疲労の起点になり、また、プーリー又は固定シューにケーブルが強く押しつけられながら曲げられた時にコードが潰れるためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題を解消するためになされたもので、その目的とするところは、内索でなく裸のまま使用するコントロールケーブルにおいて、簡単な構造で繰り返し曲げによるストランド同士のフレッティング防止と摩擦劣化を緩和し、特に摺動曲げに強い、高耐久性のコントロールケーブルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、複数本の素線を撚り合わせた芯ストランドと、複数本の素線を撚り合わせた複数の側ストランドを芯ストランドの周りに撚り合わせた２層撚り構成のケーブルであって、芯ストランドが周囲に非金属の緩衝材被覆層を有し、芯ストランドと側ストランド間で接触部を持たないように各側ストランドの一部が被覆層に埋められ、すべての側ストランドが芯ストランドの中心から均等の距離に配置され、かつ、隣り合う側ストランド間の隙間率ｒが０≦ｒ≦７．０％の範囲にあることを特徴とするコントロールケーブル。
但し、隙間率ｒは次の式で表される。
ｒ＝［（γ１＋γ２＋……＋γｎ）／３６０］×１００
ｎ＝側ストランド本数
γ＝ロープ中心からの側ストランド間の隙間角度
【００１１】
【発明の実施の態様】
以下本発明の実施の態様を、添付図面を参照して説明する。
図１と図２は本発明によるコントロールケーブルの第１態様を示している。
１は７×７構造からなる本発明コントロールケーブルの全体を指しており、１本の芯ストランド１１と、これを囲んで撚り合わされた６本の側ストランド１２から構成されている。
【００１２】
芯ストランド１１と側ストランド１２を構成する各素線は、一般に炭素量０．６０ｗｔ％以上を含有する硬鋼線を冷間伸線加工されたもので、表面に亜鉛めっき等の防食被覆が施されていることが好ましい。
【００１３】
芯ストランド１１は、この例では１本の芯素線１１１の周りに６本の側素線１１２を配して撚り合わせることで構成されており、側ストランド１２は同様に芯素線１２１の周りに６本の側素線１２２を配して撚り合わせることで構成されている。
【００１４】
そして、本発明は、こうした２層構造ロープの側ストランド間の隙間率ｒを次の式で表される所定範囲０≦ｒ≦３．０％に設定している。
ｒ＝［（γ１＋γ２＋……＋γｎ）／３６０］×１００
この式の隙間率ｒは、図２に示すように、芯ストランド１１の中心から側ストランド１２に接線を引き、隣り合う側ストランド１２、１２の接線の開き角度γ１〜γ６を求めたときの、それら開き角度γ１〜γ６の総和の３６０度に対する比率を意味している。
【００１５】
隙間率ｒの上限を３．０％としたのは、この値を超えると、プーリおよび固定シュー部で芯ストランドと側ストランドの間で強圧接の状態で側ストランドの移動が起き、素線同士のフレッティングによる断線が発生するからである。隙間率ｒの下限を０としたのは、これを下回る隙間では、隙間率がマイナスになってしまい、全ての側ストランドが芯ストランドの中心から均等な距離に配置できるスペースがなく、少なくとも１本の側ストランドがはみ出して浮き上ってしまう。即ち、この時点で形崩れ状態になってしまうからである。
【００１６】
一般的に、芯ストランド１１に直径Ｄ１と側ストランド１２に直径Ｄ２との関係はＤ１＞Ｄ２としている。その理由は、Ｄ１＜Ｄ２では全ての側ストランドが芯ストランドの中心から均等に配置されるスペースがなく、１本以上の側ストランドが浮き上がる状態になるからである。また、このような浮き上がり状態では芯ストランドと側ストランド間の隙間が大きくなり、使用中に芯ストランドがケーブルから抜け出てくる不具合も発生する。
しかし、Ｄ１＞Ｄ２としても側ストランド間の隙間率が高すぎると摺動と曲げを受けた場合には、側ストランドが芯ストランド上を円周方向に移動し、この状態では側ストランドと芯ストランド間及び側ストランド同士間でフレッティングが発生して具合が悪い。
上記のような隙間率を得るためには、芯ストランド又は芯ストランドを構成する素線の直径を微調整してケーブルを製作するものである。
【００１７】
図３と図４は本発明によるコントロールケーブルの第２態様を示している。
１は本発明コントロールケーブルの全体を指しており、１本の芯ストランド１１と、これの外周に施された非金属製の比較的軟質な被覆層１３と、これを囲む６本の側ストランド１２から構成されており、各側ストランド１２は被覆層１３に一部が埋め込まれた状態に構成されている。
【００１８】
被覆層１３の材質は、ナイロン、ポリエチレン、塩化ビニール、ポリエステル等硬鋼線に比べ軟質の高分子化合物類が好適である。
被覆層１３の厚さｔは、０．０２〜０．１０ｍｍ程度が適当である。０．１０ｍｍ程度より厚すぎるとケーブルの直径が太くなり、単位断面積強度が低下するので好ましくない。０．０２程度よりも薄いと側ストランド１２，１２の撚り合わせ工程で側ストランド１２が被覆層中に押し込まれた際に、芯ストランド１１と接触してしまうので好ましくない。
【００１９】
被覆層１３の厚さｔを適度な大きさにすれば、側ストランド１２が芯ストランド１１に接触することなく被覆層１３に一部が埋め込まれ、側ストランド１２，１２の位置が拘束され、プーリおよび固定シュー部において芯ストランド１１と側ストランド１２の間で強圧接の状態が生まれても、側ストランド１２の移動が起きにくくなる。
【００２０】
さらに、隣接する側ストランド１２，１２間の隙間の隙間率ｒは７．０％以下が好適である。隙間率ｒが７％を超えると側ストランドが被覆層に拘束されているとは言え、被覆層は軟質であるから、プーリおよび固定シュー部で芯ストランド１１と側ストランド１２の間で強圧接の状態では側ストランド１２の移動が起き易く、隣り合う側ストランド間で素線同士のフレッティングによる断線が発生するからである。
その他の構成は第１態様と同様であるから、同じ部分に同じ符号を付し、説明は援用する。
【００２１】
図５は本発明によるコントロールケーブルの第３態様を示している。この態様においても、芯ストランド１１の周りに側ストランド１２を配して撚合し、側ストランド間の隙間率ｒを０≦ｒ≦３．０％に設定している。
この第３態様においては、ケーブルの構造を、１×１９＋８×７としている。すなわち、芯ストランド１１は、素線１１３，１１４を１×７に撚り合せた第１層１１ａの周りに１２本の素線１１５を撚り合わせて第２層１１ｂとし、この芯ストランド１１の周りに、素線１２３，１２４を１×７に撚り合せたの側ストランド１２を８本配して撚り合わせてなる。
この態様においても、芯ストランド１１の直径は側ストランド１２の直径よりも大きいのは、もとよりである。
【００２２】
図６は本発明によるコントロールケーブルの第４態様を示している。この態様においても、芯ストランド１１の周りに非金属製の比較的軟質な被覆層１３を設けと、これを囲んで、８本の側ストランド１２を配して撚合しており、各側ストランド１２は被覆層１３に一部が埋め込まれた状態に構成され、かつ、側ストランド間の隙間率ｒを０≦ｒ≦７．０％に設定している。被覆層１３など他の構成は第２態様と同様であるから、説明は援用する。
なお、前記ロープ構成はあくまでも実施態様であり、これに限定されるものではない。
【００２３】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
図１および図２に示すコントロールケーブルを得た。
芯ストランド１１は、亜鉛めっきした直径０．１９７ｍｍの素線１１１の周りに０．１８８ｍｍの素線１１２を６本撚り合わせた。
【００２４】
側ストランド１２は、亜鉛めっきした直径０．１８０ｍｍの素線１２１の周りに、直径０．１７３ｍｍの素線１２２を６本撚り合わせた。
この側ストランド６本を芯ストランドの周りに撚り合わせ、公称直径１．５ｍｍのコントロールケーブルを制作した。
【００２５】
（実施例２）
芯ストランドに使用する素線の直径を、素線１１１が０．２００ｍｍ，素線，１１２が０．１９０ｍｍとし、側ストランドに使用する素線の直径を、素線１２１が０．１８０ｍｍ，素線１２２が０．１７０ｍｍとした以外は実施例１と同様にした。
【００２６】
（実施例３）
素線１１１の直径を０．２００ｍｍ，素線１１２の直径を０．１９１ｍｍ，素線１２１の直径を０．１７８ｍｍ，素線１２２の直径を０．１７０ｍｍとした以外は実施例１と同様にした。
【００２７】
（実施例４）
図５に示すコントロールケーブルを得た。芯ストランドは、亜鉛めっきした直径０．１６５ｍｍの素線１１３の周りに、亜鉛めっきした直径０．１５０ｍｍの素線１１４を６本撚り合わせ、さらに亜鉛めっきした直径０．１５０ｍｍの素線１１５を１２本撚り合わせて得た。
【００２８】
側ストランドは、亜鉛めっきした直径０．１４３ｍｍの素線１２３の周りに亜鉛めっきした直径０．１３７ｍｍの素線１２４を６本撚り合わせて得た。
そして、前記芯ストランドの周りに８本の側ストランドを撚り合わせ、公称直径１．５５ｍｍのコントロールケーブルを得た。
【００２９】
（実施例５）
素線１１３の直径を０．１７３ｍｍ，素線１１４の直径を０．１４３ｍｍ，素線１１５の直径を０．１４３ｍｍ，素線１２３の直径を０．１４３ｍｍ，素線１２４の直径を０．１４３ｍｍとした以外は実施例４と同様にした。
【００３０】
（比較例１）
素線１１１の直径を０．２００ｍｍ，素線１１２の直径を０．１９１ｍｍ．素線１２１の直径を０．１８０ｍｍ，素線１２２の直径を０．１７１ｍｍにした以外は実施例１と同様にした。
【００３１】
（比較例２）
素線１１３の直径を０．１６３ｍｍ，素線１１４の直径を０．１５２ｍｍ，素線１１５の直径を０．１５２ｍｍ，素線１２３の直径を０．１４３ｍｍ，素線１２４の直径を０．１３３ｍｍにした以外は実施例４と同様にした。
【００３２】
上記の実施例１〜５と比較例１，２の隙間率ｒと耐久性試験結果を示すと、表１のとおりである。
【００３３】
【表１】

【００３４】
隙間率ｒは、ケーブルサンプルを合成樹脂中に埋め込み、ケーブルの長手方向と直角面を研磨し、この研磨面を撮影して側ストランド間の隙間を実測して算出した。
耐久性は、図７に示す試験機を用い、固定シューによって曲げ摺動を受けたケーブルが破断するまでの回数を測定することで行った。
試験機は回転ドラム６１、遊び車６２、ウエート６３、回転プーリ６４、固定シュー６５から構成されている。回転ドラム６１、遊び車６２の夫々の直径は４００ｍｍ、ウエート６３は試料の切断荷重の１０％荷重、回転プーリ６４、固定シュー６５の夫々の直径は２５ｍｍである。
【００３５】
試験方法は、回転ドラム６１に試料を巻回し、回転プーリ６４と固定シュー６５及び遊び車６２を経由させ、ウエート６３で張力を付加させる。この状態でクランク機構になっている回転ドラムを時計周りに回転させて試料がＡ点及びＢ点を一定長さ通過後に回転を反転し、回転ドラムを反時計周りに回転させて試料の一定長さだけＢ点及びＡ点を通過させる。この時計周り、反時計周りを１回の動作として、繰り返し速度を毎分１２０回とし、コントロールケーブルが断線する迄の回数をカウントした。
耐久性の評価は、比較例のケーブルが断線するまでの繰り返し動作回数をカウントしその合計を１００としたときの指数として表わした。
【００３６】
（実施例６）
図３および図４に示すコントロールケーブルを得た。
実施例１と同一の芯ストランドを用い、この芯ストランドの周囲にエクスツリューダでナイロン樹脂を押し出し、厚さ約０．０６ｍｍで被覆した。
【００３７】
側ストランドは実施例１と同一の側ストランドを用いた。
この側ストランド６本を、ナイロン被覆した芯ストランドの周りに撚り合わせて公称直径１．５ｍｍのコントロールケーブル２とした。
【００３８】
（実施例７）
実施例２と同一芯ストランド及び同一側ストランドを用い、ナイロン樹脂被覆の厚さを約０．０８ｍｍにした以外は実施例６と同様にしてコントロールケーブルをえた。
【００３９】
（実施例８）
芯ストランド及び側ストランドは実施例２と同じものを用い、被覆材料をポリエチレン樹脂とし、被覆の厚さを約０．０２ｍｍにした以外は実施例６と同様にしてコントロールケーブルを得た。
【００４０】
（実施例９）
芯ストランド及び側ストランドに比較例１と同じものを用い、ポリエチレン樹脂被覆の厚さを約０．１０ｍｍにした以外は実施例６と同様にしてコントロールケーブルを得た。
【００４１】
（実施例１０）
図６に示すコントロールケーブルを得た。
芯ストランド及び側ストランドは実施例２と同じものを用いた。
この芯ストランドの外周にエクスツリューダでナイロン樹脂を押し出して、厚さ約０．０７ｍｍの厚さで被覆した。
【００４２】
芯ストランドの周りに８本の側ストランドを撚り合わせ、公称直径１．５ｍｍのコントロールケーブルを得た。
【００４３】
（実施例１１）
芯ストランド及び側ストランドに比較例２と同じストランドを用い、ナイロン樹脂被覆の厚さを約０．０８ｍｍにした以外は実施例１０と同様にした。
【００４４】
（比較例３）
芯ストランド及び側ストランドに比較例１と同じものを用い、ナイロン樹脂被覆の厚さを０．１２ｍｍにした以外は実施例６と同様にした。
【００４５】
（比較例４）
芯ストランド及び側ストランドを比較例２と同じものを用い、ポリエチレン樹脂被覆の厚さを０．１２ｍｍにした以外は実施例６と同様にした
【００４６】
上記実施例６〜１０と比較例３〜５の隙間率ｒと耐久性の測定結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】

【００４８】
表１から、７×７構成においては、実施例１〜３のように隙間率ｒが３％以下であれば、比較例１の１．５倍〜２．５倍の耐久性能向上が得られ、１×１９＋８×７構成においては、実施例４、５に示すように、隙間率ｒが３％以下であれば、比較例２の１．５倍〜２．０倍程度の耐久性能向上が見られ、実用性が確保されることがわかる。
【００４９】
芯ストランドを樹脂被覆したコントロールケーブルの試験結果である表２によれば、７×７構成においては、実施例６〜９のように隙間率ｒが７％以下であれば比較例３の２．０倍〜３．０倍の耐久性能向上が図られ、１×１９＋８×７構成においては、実施例１０、１１のように、隙間率ｒが７％以下であれば比較例４の２．０倍〜３．０倍程度の耐久性能向上が見られ、実用性が確保される。
なお、被覆層を設けた場合と設けない場合の耐久性を比較したところ、実施例６は実施例２に比べて約１．４倍、実施例１０は実施例５に比べて約１．７倍であり、被覆層を設けることにより、耐久性は一段と向上することが確認された。
【００５１】
以上説明した本発明の請求項１によれば、芯ストランド１１の周囲に非金属の緩衝材の被覆層１３を設け、これに側ストランド１２を撚り合わせることにより、芯ストランド１１と側ストランド１２は直接接触しないので、プーリや固定シューでの曲げによる芯ストランドと側ストランドの強擦が緩和され、素線疲労性が向上する。
また、芯ストランドの緩衝層１３に側ストランド１２の一部が埋め込まれているためストランド位置が固定され、しかも隙間率ｒを７％以下としているので、固定シューの表面で擦られても側ストランド１２の移動が抑制され、隣接する側ストランド間での強圧接が緩和されるので、素線に対するダメージが少なく、耐久性を著しく向上することができるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコントロールケーブルの第１態様の拡大側面図である。
【図２】（ａ）は図１のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図、（ｂ）は芯ストランドの拡大図、（ｃ）は側ストランドの拡大図である。
【図３】本発明によるコントロールケーブルの第２態様の拡大側面図である。
【図４】（ａ）は図３のＹ−Ｙ線に沿う拡大断面図、（ｂ）は芯ストランドの拡大図、（ｃ）は側ストランドの拡大図である。
【図５】本発明によるコントロールケーブルの第３態様の拡大断面図である。
【図６】本発明によるコントロールケーブルの第４態様の拡大断面図である。
【図７】耐久試験の概要を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ コントロールケーブル
１１ 芯ストランド
１２ 側ストランド
１３ 被覆層
ｒ 隙間率

Claims (1)

1. 複数本の素線を撚り合わせた芯ストランドと、複数本の素線を撚り合わせた複数の側ストランドを芯ストランドの周りに撚り合わせた２層撚り構成のケーブルであって、芯ストランドが周囲に非金属の緩衝材被覆層を有し、芯ストランドと側ストランド間で接触部を持たないように各側ストランドの一部が被覆層に埋められ、すべての側ストランドが芯ストランドの中心から均等の距離に配置され、かつ、隣り合う側ストランド間の隙間率ｒが０≦ｒ≦７．０％の範囲にあることを特徴とするコントロールケーブル。
   但し、隙間率ｒは次の式で表される。
   ｒ＝［（γ１＋γ２＋……＋γｎ）／３６０］×１００
   ｎ＝側ストランド本数
   γ＝ロープ中心からの側ストランド間の隙間角度

Images