JP5680542B2 - 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

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 Download PDF

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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配置したワイヤとから構成されて可撓性を有しており、歯車とワイヤを噛み合わせて有歯ケーブルラックとして用い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モールを設けることによって、ワイヤではなくモール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、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モールを溝へ配置し、コアケーブルとワイヤの熱によりモール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２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モールを、溝へ配置して接着固定した有歯ケーブルが開示されている。
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、コアケーブルとワイヤをモールの融点よりも高い温度へ加熱してワイヤに接触したモールを溶融させるため、コアケーブルとモールの他にワイヤとモールも溶着されて溶着面積が大きくなり、また溶着された部分のパイルの長さが短くなることから、モールの柔軟性が損なわれる問題がある。
また、特許文献２に記載された有歯ケーブルは、コアケーブルへ塗布する接着剤の量を多くしたときには、接着剤がパイル間に入り込んだまま固化し、パイルを硬化させてしまうことから、モールの柔軟性が損なわれる問題がある。一方で、接着剤の量が少ないときには、塗布量の調整が難しいことから、接着剤が塗布されている部分と塗布されていない部分が生じてしまい、コアケーブルとモールの接合が外れてしまう問題がある。
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、モールの柔軟性を維持しながら、コアケーブルへモールを確実に接合させ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配置したワイヤと、芯糸と前記芯糸に固定されたパイルとを有し、前記コアケーブルと前記ワイヤにより形成された側壁部と底部とを有する溝へ螺旋状に配置したモールとを備えた有歯ケーブルあって、溶融可能なフィラメント糸を前記溝へ配置するフィラメント糸配置工程と、前記フィラメント糸を配置した後、前記モールに張力をかけながら前記溝へ配置するモール配置工程と、前記モールを配置した後に、前記フィラメント糸を溶融させるフィラメント糸溶融工程と、溶融した前記フィラメント糸を固化させることにより、前記コアケーブルと前記モールとを接合する接合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、溶融可能なフィラメント糸を溝へ配置するフィラメント糸配置工程と、フィラメント糸を配置した後、モールに張力をかけながら溝へ配置するモール配置工程と、モールを配置した後に、フィラメント糸を溶融させるフィラメント糸溶融工程と、溶融したフィラメント糸を固化させることにより、コアケーブルとモールとを接合する接合工程を含む製造方法により得られるため、モールの柔軟性を維持しながら、コアケーブルへモールを確実に接合させることができる。
（２）前記フィラメント糸が、集束させた複数のフィラメントで構成されている場合は、溝へ配置したときにフィラメントが溝の底面に広がることにより、コアケーブルとモールの接合面積が大きくなり、コアケーブルとモールを確実に接合させることができる。
（３）前記フィラメント糸が、高さよりも幅のほうが大きい一つのフィラメントで構成されている場合は、幅の広い側の面でコアケーブルとモールを接合させることにより、コアケーブルとモールの接合面積が大きくなり、コアケーブルとモールを確実に接合させることができる。
（４）前記フィラメント糸の融点が、前記モールの融点よりも低い場合は、フィラメント糸が溶融する温度に達してもモールは溶融しないため、モールの柔軟性を維持することができる。
（５）前記芯糸の中心から前記底部までの間隔が、前記溝へ配置す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場合は、芯糸と底面の間にあるパイルが密になり接合面積が大きくなるため、コアケーブルとモールを確実に接合させることができる。
（６）前記フィラメント糸および前記芯糸が、前記溝における一方の前記側壁部側に配置されている場合は、歯車とワイヤが噛み合うときに歯車が芯糸に接触しにくくなるため、芯糸が歯車と接触することで芯糸が摩耗し、切損に至るのを防ぐことができる。
図１は、本発明の実施形態における有歯ケーブルの一部切欠側面図である。 図２は、本発明の実施形態におけるモールの一例を示す断面図である。 図３は、本発明の実施形態におけるフィラメント糸の一例を示す断面図である。 図４（ａ）は、本発明の実施形態における溝へフィラメント糸を配置した状態を示す説明図であり、図４（ｂ）は、本発明の実施形態におけるフィラメント糸の上へモールを配置した状態を示す説明図である。 図５（ａ）は、本発明の実施形態における溝へ別のフィラメント糸を配置した状態を示す説明図であり、図５（ｂ）は、本発明の実施形態における別のフィラメントの上へモールを配置した状態を示す説明図である。 図６は、本発明の他の実施形態におけるフィラメント糸の上へモールを配置した状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おける有歯ケーブルの一部切欠側面図、図２は本発明の実施形態におけるモールの一例を示す断面図、図３は本発明の実施形態におけるフィラメント糸の一例を示す断面図、図４（ａ）は本発明の実施形態における溝へフィラメント糸を配置した状態を示す説明図、図４（ｂ）は本発明の実施形態におけるフィラメント糸の上へモールを配置した状態を示す説明図、図５（ａ）は本発明の実施形態における溝へ別のフィラメント糸を配置した状態を示す説明図、図５（ｂ）は本発明の実施形態における別のフィラメント糸の上へモールを配置した状態を示す説明図、図６は本発明の他の実施形態におけるフィラメント糸の上へモールを配置した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心線２と、前記心線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の周囲には直径が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の一定のピッチで前記下層３と同じ方向へ螺旋状に配置されている。
前記コアケーブル１と前記ワイヤ５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６ａと、コアケーブル１の外表面である底部６ｂによって螺旋状に構成されており、ここへ後述するモール７が配置される。
モール７は、図２に示すように芯糸７ａとパイル７ｂにより構成されている。芯糸７ａとしてはナイロン６、ナイロン６６、ポリエステル、セルロースなどの合成樹脂繊維を複数本集束させたものが用いられる。パイル７ｂ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１．５〜２．０ｍｍの合成樹脂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。
前記モール７の製造方法としては、前記芯糸７ａに接着剤を塗布し、静電植毛などにより前記芯糸７ａへパイル７ｂ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。
フィラメント糸８は、図３に示すように複数のフィラメント８ａを集束させて構成されており、断面は略円形となっている。フィラメント８ａ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、ナイロン１２およびこれらの共重合ナイロンや、ポリエステル、ポリウレタン、エチレン−酢酸ビニルなどのモール７よりも融点が低い溶融可能な合成樹脂が用いられ、直径２０〜８０μｍのものを３０本〜９０本集束させている。なお、フィラメント糸８は高さよりも幅のほうが大きい一つのフィラメント９で構成してもかまわない（図５（ａ）参照）。
次に、本発明の有歯ケーブルの製造方法を説明する。まず、コアケーブル１およびワイヤ５が回転しないように規制したままフィラメント糸８の供給装置を回転させて、フィラメント糸８が溝の底部６ｂへ接触するように張力を付与しながら配置する。このとき、フィラメント糸８を構成するフィラメント８ａが横へ広がった状態となり、その厚みも薄くなる（図４（ａ）参照）。これにより、コアケーブル１とモール７の接合面積を大きくすることができる。また、断面が略円形であるためフィラメント糸８の向きを考慮することなく供給することが可能であるが、その他の断面形状でもかまわない。なお、フィラメント糸８を高さよりも幅のほうが大きいフィラメント９で構成した場合は、表面積の大きい側の面をコアケーブル１に向かい合うように配置することで、コアケーブル１とモール７の接合面積を大きくすることができる（図５（ｂ）参照）。
次に、フィラメント糸８を配置するときと同様にコアケーブル１、ワイヤ５およびフィラメント糸８が回転しないように規制したままモール７の供給装置を回転させて、芯糸７ａがフィラメント糸８の表面へ接触する程度の張力を付与しながらモール７を配置する。モール７を配置するときの張力は、芯糸７ａとフィラメント糸８の間に位置したパイルが湾曲し、図４（ｂ）に示すように芯糸７ａの中心から底部６ｂまでの間隔Ｌａが、配置する前の芯糸７ａの中心からパイル７ｂの先端までの間隔Ｌｂ（図２参照）よりも小さくなるように設定される。このとき、パイル７ｂには直線状態に戻ろうとする応力がはたらいている。また、溝の側壁部６ａと底部６ｂによりパイル７ｂの位置が規制されるため、芯糸７ａと底部６ｂの間でパイル７ｂが密になり、接合面積を大きくすることができる。
次に、その張力を保持したまま、フィラメント糸８が溶融する温度まで高周波誘導加熱装置または加熱炉によりコアケーブル１およびワイヤ５を加熱する。この加熱により、フィラメント糸８のみが溶融して、コアケーブル１の上層４表面の凹部、底部６ｂ側の芯糸７ａの凹部やパイル７ｂの隙間に入り込み、コアケーブル１とモール７を結び付ける。フィラメント８ａは予め底部６ｂ側に配置されているため、溶融したフィラメント糸８がパイル７ｂの先端に回り込むことがなく、固化した後でもモールの柔軟性を維持できる。さらに、パイル７ｂが軟化する温度まで加熱した場合には、パイルにはたらいていた直線状態に戻ろうとする応力が取り除かれるため、芯糸７ａのＬａ＜Ｌｂの関係を保持させることが容易となる。また、フィラメント糸に用いる合成樹脂の融点をモールに用いる合成樹脂の融点よりも低くすることで、フィラメント糸が溶融する温度に達してもモールは溶融せずにその形状を保つため、モールの柔軟性を維持することができる。
最後に、フィラメント糸８を常温で放置して固化させると、フィラメント糸８はコアケーブル１とモール７を結び付けた状態を保持し、パイル７ｂは芯糸７ａのＬａ＜Ｌｂの関係を保持させたまま硬化する。これにより、パイル７ｂの直線状態に戻ろうとする応力が取り除かれ、Ｌａ＜Ｌｂの関係を保持し、パイルの柔軟性を維持しながらコアケーブル１とモール７を接合することができる。なお、フィラメント糸８を固化させるときは、強制的に冷却する方法を用いてもよい。
なお、フィラメント糸８および芯糸７ａを溝の底部６ｂへ配置するときに、溝６における一方の側壁部６ａ側に配置すると、図６に示すように歯車Ｈとワイヤ５が噛み合うときに歯車Ｈが芯糸７ａに接触しにくくなるため、芯糸７ａが歯車Ｈと接触することで芯糸が摩耗し、切損に至るのを防ぐことができる。特にワイヤ５が断面円形のときは、側壁部６aと底部６ｂにより底部６ｂ側に窪みＫが形成されるので、その窪みＫの付近にフィラメント糸８および芯糸７ａを配置することで、歯車Ｈと芯糸７ａの接触を回避することが容易となる。
コアケーブル、ワイヤ、フィラメント糸およびモールの材質や、溝の形状等は使用時の目的に合わせて適宜選択されるものであるが、例えば、亜鉛めっき硬鋼線のコアケーブルの周囲に直径１．２ｍｍの亜鉛めっき硬鋼線をピッチ２．５４ｍｍで配置して形成された幅１．３４ｍｍ、深さ１．２ｍｍの溝へ、ナイロン１２系の共重合ナイロン製で直径３５μｍのフィラメントを８０本集束させた繊度８８０デシテックスの断面円形のフィラメント糸を配置した後、フィラメント糸よりも融点が高いナイロン６製の繊維を集束させた繊度４７０デシテックスの芯糸へ外径２８．６μｍ、長さ１．８ｍｍのナイロン６製のパイルを静電植毛したモールを配置し、フィラメントの融点より高く、モールの融点より低い約１４０度で約２秒間加熱してフィラメント糸を溶融およびモールを軟化させてパイルの応力を取り除き、その後自然放置してフィラメント糸を固化およびモールを硬化させて得られた有歯ケーブルでは、モールの柔軟性を維持したまま、モールがコアケーブルへ確実に接合されていることを確認できた。
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。
１ コアケーブル
２ 心線
３ 下層
４ 上層
５ ワイヤ
６ 溝
６ａ 側壁部
６ｂ 底部
７ モール
７ａ 芯糸
７ｂ パイル
８ フィラメント糸
８ａ、９ フィラメント
１０ 有歯ケーブル

Claims (8)

  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配置したワイヤと、
    芯糸と前記芯糸に固定されたパイルとを有し、前記コアケーブルと前記ワイヤにより形成された側壁部と底部とを有する溝へ螺旋状に配置したモールとを備えた有歯ケーブルあって、
    溶融可能なフィラメント糸を前記底部へ接触させて配置するフィラメント糸配置工程と、
    前記フィラメント糸を配置した後、前記底部へ配置された前記フィラメント糸が前記底部と前記芯糸との間に配置され、前記芯糸が前記フィラメント糸の表面へ接触するように前記モールに張力をかけながら前記溝へ配置するモール配置工程と、
    前記モールを配置した後に、前記フィラメント糸を溶融させ、前記芯糸及び前記底部側に配置されたパイル内に形成された隙間へ前記フィラメントが入り込むフィラメント糸溶融工程と、
    溶融した前記フィラメント糸を固化させることにより、前記コアケーブルと前記モールとを接合する接合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。
  2. 前記フィラメント糸は、集束させた複数のフィラメントで構成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. 前記フィラメント糸は、高さよりも幅が大きい一つのフィラメントで構成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。
  4. 前記フィラメント糸の融点が、前記モールの融点よりも低いことを特徴とする請求項１記載の有歯ケーブル。
  5. 前記芯糸の中心から前記底部までの間隔が、前記溝へ配置す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請求項１記載の有歯ケーブル。
  6. 前記フィラメント糸および前記芯糸が、前記溝における一方の前記側壁部側に配置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。
  7. 請求項１から６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。
  8. 請求項１から６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。
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