JPS6179018A

JPS6179018A - 運動伝達装置用導管

Info

Publication number: JPS6179018A
Application number: JP20854585A
Authority: JP
Inventors: トマス・ルーサー・フレデリクセン
Original assignee: Acco Babcock Inc
Current assignee: FKI Industries Inc
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1985-09-20
Publication date: 1986-04-22
Also published as: CA1254110A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、導管装置、より詳しくはケーブルその他の運
動伝達要素のための導管装置に関するものである。

（従来の技術及び問題点〕ケーブル又はその他の運動伝達要素のための導管装置は
、技術的に知られている。これらの装置は管状のケーシ
ングを有し、運動伝達装置の運動伝達要素、例えばワイ
ヤ芯要素の如きを取り囲むのに用いられるのが典型的で
ある。例を示せば、モーターボートのスロットル制御用
運動伝達装置においては、運動伝達要素（即ら芯要素）
が、その一端をレバーに、他端をモーターのスロットル
に取りつけられている。また、芯要素を取り囲む導管装
置の一端がレバーの支柱に、他端がスロットルをモータ
ーに装着する装着装置に取り付けられている。そして導
管装置と芯要素とは、一端にあるレバーと共に、モータ
ーのスロットルを制御する。特に、レバーを押すか引っ
張るかすると、芯要素は導管装置内を軸方向に移動して
、これに対応する力をモーターのスロットルに加えるよ
うになっている。

導管装置がかかる運動伝達装置において適正に作動する
ためには、導管装置は幾つかの動作規準を満たすように
設計されていなければならない。即ち、（１）導管装置
は、芯要素が例えば典型的には数１０から数１００ｋｇ
にもなるかなりの力を伝達しうるちのでなければならな
い。（２）導管装置は、芯要素が導管装置内で自由に摺
動できるようにするため、実質的に非伸縮性且つ非圧縮
性の芯要素の周囲に緩く嵌合しなければならない。また
（３）導管装置は、通常の使用につきものの適度な曲げ
が行われた場合にも、導管装置内で芯要素が自由に摺動
しうるちのでなければならない。さらに（４）導管装置
は柔軟性がなければならないが、しかし適度の曲率半径
に沿って曲げられた場合にその断面に歪みや変形を生じ
てはならず、また通常の使用につきものの力を受けた場
合に伸長したり短縮したりすることがあってはならない
。その上（５）導管装置は、芯要素が導管装置内で最大
荷重をもって前後に移動する場合、クラックを生じたり
、伸び切ったり、劣化したり、或いはその他の）員傷を
生ずるものであってはならない。最後に（６）導管装置
は、芯要素の周囲で実質的に不通気性のカバーを形成し
て、腐食、磨滅その油芯要素の運動の自由を損なう結果
となるか、そうでなくとも導管装置と芯要素の損傷をも
たらすような、湿気や粉塵、又はその他の物質の侵入を
排除しなければならない。

今日に至る迄、殆どの導管装置はこれらの動作規準を充
分には満足していない。例を挙げれば、ある従来技術の
導管装置は、芯要素の周囲に螺旋状コイルの形で巻回さ
れたスチールワイヤを含んでなる。この装置は動作規準
の最初の二つを満たすという点で機械的には満足なもの
であるけれども、適度の曲率半径をもっての曲げに対し
ては比較的柔軟性がない。また、湿気や粉塵、及び他の
異物が装置の外壁を容易に通過しうるため、芯要素が装
置内を自由に移動するのが妨げられる。プラスチック等
からなる外側外装は、この装置がかかる侵入に抵抗する
性能を著しく改善しはするが、そのような外側外装では
、適度な曲率半径をもっての曲げに対する導管装置の非
柔軟性が改善されない。

この従来技術の導管装置の別の欠点は、導管装置内での
芯要素の運動を開始するために、即ち芯要素と導管装置
の間の静的摩擦力を克服するのに必要とされる力を最小
にするために、芯要素と導管装置との間に特別の潤滑剤
を使用しなければならないことである。また、芯要素の
運動が一旦開始されても、芯要素が導管装置のスチール
壁内で自由に運動し続けることができるために、即ち芯
要素と導管装置との間の動的摩擦を最小にするために、
これらの潤滑剤が必要である。

前記の動作規準を満足させるために導管装置の特性を改
良する試みとして、運動伝達装置の芯要素を取り巻く別
の手段がいくつか案出された。これらの内の一つの装置
においては、導管装置はプラスチックとワイヤとの積層
物からなっている。米国特許第３０６ｊ３０３号明細書
には、内側ライナ、ワイヤ外装、ナイロン巻線および外
側外装からなる導管装置が開示されている。この内側ラ
イナは、商標名テフロンとして商業的に販売されている
ポリテトラフルオロエチレン材料からなり、芯要素の外
面に隣接して位置するとともに、該外面の周りに配設さ
れている。内側ライナの表面の摩擦係数は非常に低いの
で、芯要素の外面に隣接して位置する内側ライナの表面
により、導管装置内での芯要素の軸方向の運動が容易に
されている。

前記米国特許のワイヤ外装は、内側ライナの外面に隣接
して位置するとともにその周りに配設されており、多ピ
ッチの螺旋状コイルを形成するよう内側ライナの周囲に
巻回された多重の金属ワイヤからなっている。このワイ
ヤ外装は伸びに対して高い引っ張り強度及び抵抗を有し
ており、そのため導管装置の作動におけるバックラッシ
ュを最小にしている。

前記米国特許のナイロン巻線は、ワイヤ外装の周囲に低
ピツチの螺旋状コイルの形で巻回された多重のナイロン
繊維からなっている。この巻線は、通常の使用中におい
て、特に運動伝達中の芯要素によって導管装置内の屈曲
部に加えられるであろう荷重の下での、導管装置のいか
なる半径方向の歪み又は半径方向の伸びにも抵抗する。

そして前記米国特許の外側外装は、変形された後に材料
をその元の形状に戻す記憶特性を有しているプラスチッ
クまたは他の材料からなっている。この外側外装は、導
管装置の曲げ自由度を実質的に損なうことなく、内側ラ
イナ、ワイヤ外装、及びナイロンの外側巻線を相互に一
定の位置関係に維持している。

前記の動作規準に合致する構造であるにもかかわらず、
前記米国特許に開示された導管装置は、他の同様の従来
技術の装置と同様、別の問題点を抱えている。例えば、
これらの導管装置の材料、製造、及び組立についての費
用はかなり高い。また、この導管装置のワイヤ外装は、
伸びに対して装置に高い引っ張り強度及び抵抗を与える
ために、何重ものワイヤの巻きつけを行っている。その
結果、ワイヤ外装の幾重ものワイヤの巻きが専管装置を
非常に重たいものとしてしまう。さらに、この導管装置
は芯要素の　　　　゛運動をそれほど損なうことはなく
、またスロットル制御装置の作動に重大なバ・ツクラッ
シュを引き起こす訳でもないけれども、これらの特性は
、導管装置が中立の曲げ位置にあること、即ち、ケーブ
ルが曲げられた場合に長さが実質的に変化することのな
いような軸に沿っていることに依存しているのである。

導管装置が捩じられたとすると、芯要素の運動はかなり
損なわれて、装置の作動のバックラッシュが相当のもの
となる。

これらの問題点の内の幾つかは、ナイロン製の巻線を用
いることから生じている。ナイロンには、導管装置の使
用に際して最も重要であり、またそれゆえに高価なワイ
ヤ外装のごとき他の手段により補填されねばならないあ
る種の特性が欠けている。特に、ナイロン巻線は、適当
な曲率半径に沿って曲げられる場合に、断面に歪みや変
形を生じる。またナイロン巻線は、伸びに対してごく僅
かの引っ張り強度及び抵抗しか有していない。さらに、
使用が長期にわたると、ナイロン巻線のクリープ疲労が
、該ナイロン巻線の使用寿命ひいては導管装置の使用寿
命を大幅に縮め゛ることになる。

ナイロン巻線を使用することについての別の問題点は、
ナイロン巻線がワイヤ外装の外面に対して強固なグリッ
プ関係で組み合わせられた場合に破砕又は変形力に対し
て極めて小さい抵抗しか有しないことである。もし余り
にも強固に組み合わせると、ワイヤ外装はナイロン巻線
を切断してしまうかもしれない。また、もし余りにも緩
く組み合わせると、ナイロン巻線もワイヤ外装も、内側
ライナに関して長手方向に動いてしまうことになるであ
ろう。後者の場合においては、ワイヤ外装がどのように
動いてもワイヤ外装と内側ライナとの間に摩擦を生じ、
この摩擦によって内側ライナの外面が劣化し、それによ
って導管装置の使用寿命が太き（縮められることになる
。

ナイロン巻線はまた、導管装置を種々の状況の下で使用
できるようにする他の物理的特性−例えば熱特性−に欠
けている。その不十分な熱特性に関して述べれば、芯要
素が高い環境温度下において、または適度な環境温度で
はあっても小さい荷重から大きな荷重までの急激な変動
の下において、特に屈曲部の周囲で長期にわたって作動
される場合、ナイロン巻線の温度はしばしばナイロンの
溶融点に近づ（。ナイロン巻線の溶融および硬化によっ
てもたらされるナイロンの物性の変化は、伸びに対する
ナイロン巻線の引っ張り強度及び抵抗を減少させる。他
方、低い環境温度においてはナイロン巻線は跪くなり、
通常の使用中において、疲労または破砕−換言すればク
ラブキングを生じやすくなる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明において、発明者はケーブルその他の運動伝達要
素のための導管装置を案出した。本　　　　　　　１発
明によれば、導管装置は内側ライナと、ワイヤ外装と、
外側巻線と、および外側外装とからなる。

内側ライナは、商標名テフロンの下で商業的に販売され
ているポリテトラフルオロエチレン材料からなり、芯要
素の外面に隣接して位置すると共に該外面の周囲に配設
される。テフロンの摩擦係数は低いため、芯要素は導管
装置内において軸線方向に移動しやす（なる。

本発明のワイヤ外装は、内側ライナの外面に隣接して位
置すると共に該外面の周囲に配設されており、内側ライ
ナの周囲で多ピッチの螺旋コイル状に巻かれた多重の金
属ワイヤからなっている。ワイヤ外装は伸びに対して高
い引っ張り強度と抵抗を有し、そのために導管装置の作
動におけるバックラッシュを最小限にしている。

本発明の外側巻線は、商標名ケブラーの下にデュポン社
から商業的に入手可能なアラミド繊維の多重撚糸からな
っている。この多重撚糸はワイヤ外装の周囲において、
低ピツチの螺旋コイルの形に巻かれる。また外側巻線は
ワイヤ外装の周囲にきつく巻かれて、ワイヤ外装を内側
ライナと強固なグリップ係合状態に確実に保持する。

そして最後に、本発明の外側外装は、変形後に元の形状
に戻る記憶特性を有するナイロン材料又はその他の材料
からなっている。この外側外装は外側巻線及びワイヤ外
装の上に押し出し成形されていて、導管装置の曲げ自由
度を実質的に損なうことな（、内側ライナ、ワイヤ外装
及び外側巻線を相互に一定の位置的関係をもって維持す
るものである。

本発明の導管装置が運動伝達装置に用いるのに唯一好適
なものとされるのは、導管装置の外側巻線としてケブラ
ー材料を使用するからである。ケブラー材料は充分に硬
くまた強いので、ケブラー材料の多重撚糸からなる外側
巻線は、適当な曲率半径に沿って曲げられた場合に、断
面に歪みや変形を生ずることがない。ケブラー材料はま
た伸びに対して高い引っ張り強度と抵抗とを有するので
、ケブラー材料からなる外側巻線は、導管装置の圧縮、
伸長、及び引っ張り力などの通常の使用につきものの力
に対して全般的に良好な抵抗を示す。また従来技術にお
ける装置と比較して、本発明の外側巻線はクリープ疲労
に対してより良く抵抗することができ、従って使用寿命
をさらに長くすることができる。

このことは、導管装置の使用寿命を長くすることになる
。

〔発明の効果〕

都合の良いことに、ケブラー材料は充分な機械的強度を
有しており、その外側巻線は、ワイヤ外装に対して強固
なグリップ係合をさせられた場合に、破砕または変形力
に対して抵抗する。

このようにして、外側巻線はワイヤ外装と内側ライナと
の間での長手方向移動を最小限にするために、ワイヤ外
装を内側ライナに対して強固なグリップ係合関係に保持
する。その結果、内側ライナの表面を劣化させるおそれ
のある、内側ライナとこれに接触するワイヤ外装との間
の摩擦は最小限に抑えられ、導管装置の使用寿命が増大
する。ケブラー材料はまた、スチールその他の金属要素
との組み合わせにおいて低い摩擦係数を示すので、もし
外側巻線がワイヤ外装に対して長手方向に移動したとし
ても、従来の材料で作成された巻線のように急速に劣化
することがない。

本発明の外側巻線が以上に述べたような物性を好ましく
もたらすものであるため、これらと同じような特性を与
えるためにワイヤ外装内に小さなゲージワイヤを用いる
必要がない。これにより、本外側巻線の使用は本発明の
導管装置を従来の導管装置よりも安価にする。その上、
本発明の外側巻線のケブラー材料が安価であることが、
さらに導管装置の価格を低下させている。

ケブラー材料からなる外側巻線は、芯要素が゛高い環境
温度下において、または適度な環境温度ではあるが小さ
い荷重から大きな荷重までの急激な変動の下において、
特に屈曲部の周囲で長期にわたって作動される場合に導
管装置が通常経験するよりも高い、１７６．７℃までの
温度に耐えることができる。また、プラスチック製の外
側外装は、ケブラー材料が導管装置にもたらす固有の物
性を変化させるこ点なくケブラー材料の巻線及びワイヤ
外装の外表面上に押し出すことができる。ケブラー材料
製の外側巻線はまた、−４５，６℃といった低温におい
ても、その物性を維持する。かくして、導管装置が逆に
慣例な環境下で使用される時にも、脆くなったり、疲労
、破砕しやす（なることがない。

〔実施例〕

添付図面に示されているように、運動伝達装置２０は、
可撓性のワイヤ芯要素２２と、本発明の導管装置２３と
からなっている。ワイヤ芯要素２２は、スチールまたは
他の金属ワイヤを撚ったケーブルからなっている。

このワイヤ芯要素は、内側ライナ２４、ワイヤ外装２６
、外側巻′ｇＡ２８、及び外側外装３０からなる導管装
置２３の中に収容されている。内側ライナ２４はテフロ
ン材料でできた管からなっている。

内側ライナは適度の壁厚を有し、ワイヤ芯要素２２の外
径よりも僅かに大きい内径を有しているので、ワイヤ芯
要素は内側ライナ２４の中を自由に辷ることができる。

また、内側ライナの表面の摩擦係数は非常に低いので、
ワイヤ芯要素の外面に接触して位置する内側ライナの表
面は、ワイヤ芯要素が内側ライナの内側で軸線方向に移
動するのを容易にしている。

ワイヤ外装２６は、多ピッチを有する螺旋状コイルの形
で内側ライナ２４の周囲に巻回された、多重のスチール
又は他の金属ワイヤからなっている。ワイヤ外装２６は
導管装置において張力荷重を受は入れる。特に、ワイヤ
外装２６によって導管装置２３には伸びに対する高い引
っ張り強度と抵抗とが与えられ、導管装置の作動中にお
けるバンクラッシュ効果を最小限に抑えている。

ワイヤ外装が運動伝達装置の軸線に沿って内側ライナに
対して移動するのを防止し、または相互に拡がってしま
うのを防止するため、ワイヤは内側ライナ２４の周囲に
きつく巻きつけられるのが典型的である。このようにワ
イヤをきつく巻くと、導管装置の寿命が長くなる。従っ
て、内側ライナ２４は、この内側ライナの周囲にワイヤ
をきつく巻きつけることができるようにするのが好都合
である。しかし、ワイヤが内側ライナの周囲にしっかり
としたグリップ関係で巻回されるとは言っても、ワイヤ
外装は導管装置が屈曲された場合に、ワイヤとワイヤと
の間で通学生ずるような、僅かな局部的な動きを許容す
る。その結果、ワイヤ外装は導管装置に幾らかの屈曲柔
軟性を与えている。

外側巻線２８は、好ましい実施例においては、商標名ケ
ブラーの下にデュポン社から商業的に入手可能なアラミ
ド繊維の多重撚糸からなっている。これらのケブラーの
撚糸は、ワイヤ外装２６の周囲に低ピツチの螺旋コイル
の形に巻きつけられる。外側巻線２８は、ワイヤ外装２
６の周囲にきつく巻回され、ワイヤ外装２６を内側ライ
ナ２４と強固なグリップ係合関係へと確実に保持する。

ワイヤ外装と内側ライナとに関し、導管装置が屈曲され
た場合の外側巻線の軸方向の長さの変化は非常に小さい
。その結果、外側巻線は導管装置の曲げ自由度を損なう
ことなく、運動伝達装置の全長にわたってワイヤ外装と
内側ライナとをしっかりとグリップすることになる。

ケブラー材料は、運動伝達装置における外側巻線として
は、使用適合性に関して殆ど唯一のものである。これ以
外の多数のプラスチック組成物は、管状の成形品として
、以前に論じた過酷な使用に耐える導管装置にとって望
ましい一つ又はそれ以上の特性を欠くことがわかってい
る。ナイロンまたは軟質プラスチックのような、これら
のプラスチック組成物の内の幾つかは、一般的に、使用
するに当たって軟らかすぎ、芯要素が運動伝達装置の屈
曲部の辺りで過大な荷重を伝達する場合に、ワイヤ芯要
素の長手方向への移動によって、早い時期に切れ込みが
生じる。硬質樹脂または硬質プラスチックのような他の
プラスチック組成物は、運動伝達装置に一殻的に必要と
される程度の柔軟性を持つ゛導管装置と共に用いるには
、堅くて脆いので好ましくない。さらにまた、ワイヤや
金属のようなものは、ワイヤ外装と接触してこれに沿っ
て僅かでも移動する場合には、高い摩擦係数を示してし
まう。

これらに対してケブラー材料は、導管装置の外側巻線と
して用いるのにとって、優れた特性を組み合わせて有し
ている。ケブラーは充分な硬度と強度とを有しているの
で、ケブラー材料を幾つも撚り合わせてなる撚糸からな
る外側巻線は、適度の曲率半径をもって屈曲された場合
に、断面が歪んだり変形したりするようなことがない。

その結果、導管装置は、運動伝達装置の屈曲部の周囲に
大きな荷重を伝達する場合にワイヤ芯要素によって外側
巻線に加えられる大きな力に抵抗する。ケブラー材料は
また、伸びに対する高い引っ張り強度と抵抗とを有する
ので、ケブラー材料からなる外側巻線は、通常の使用に
つきものの、導管装置の圧縮、伸び、及び引っ張り力に
対して良好な全体的抵抗を呈する。さらに、他の従来装
置と比較して、本発明の外側巻線はクリープ疲労により
良く抵抗することができ、それゆえ使用寿命が長い。こ
のことは、導管装置の使用寿命も長くする。

ケブラー材料からなる外側巻線は、芯要素が高い環境温
度下において、または適度な環境温度ではあるが小さい
荷重から大きな荷重までの急激な変動の下において、特
に屈曲部の周囲で長期にわたって作動される場合に導管
装置が通常経験するよりも高い、１７６．７℃までの温
度に耐えることができる。また、プラスチック製の外側
外装は、ケブラー材料が導管装置にもたらす固有の物性
を変化させることなくケブラー材料の巻線及びワイヤ外
装の外表面上に押し出すことができる。ケブラー材料製
の外側巻線はまた、−４５，６℃といった低温において
も、その物性を維持する。かくして、導管装置が逆に慣
例な環境下で使用される時にも、脆くなったり、疲労、
破砕しやすくなることがない。

外側外装３０は、外側巻線２８の周囲に係合するととも
に、好ましくはワイヤ外装の全体にわたって延びるプラ
スチック材料製の管からなる。

このプラスチック材料製の管は、外側外装をワイヤ外装
の外面及び外側巻線上にうまく嵌合させるため、これら
の上に押し出し成形されている。外側外装は、導管装置
の曲げの自由度を損なうことなく、外側巻線２８、ワイ
ヤ外装２６、及び内側ライナ２４を一定の位置関係に維
持している。外側外装３０はまた、バ・ツクラッシュに
よる作動効率のロスを最小限に抑えるような仕方でケプ
ラー製の外側巻線２８が圧縮荷重に適合するのを助けて
いる。好ましい実施例にはプラスチックが使用されてい
るが、変形後に材料を元の形状に復帰させる記憶特性を
有するどのような材料であっても、外側外装として好適
な材料である。好ましいことに、この材料を用いると、
導管装置をコイル巻きした状態で収納でき、後に例えば
モーターボート又は他の制御装置に取りつけた場合に、
伸長した直線状態に戻すことができる。

本発明は特別の実施例と関連して記述されたが、これま
での記載に照らせば、幾多の変形、修正及び変更が当業
者にとって容易なことは明白である。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の運動伝達装置用導管の実施例を示す説
明図である。２０・・・運動伝達装置　　　２２・・・ワイヤ芯要素
２３・・・導管装置　　　　　２４・・・内側ライナ２
６・・・ワイヤ外装　　　　２８・・・外側巻線３０・
・・外側外装

Claims

【特許請求の範囲】１　移動可能な運動伝達要素と該移動可能な運動伝達要
素を収容する導管装置とからなり、前記導管装置は：前
記運動伝達要素の全長にわたって伸びると共に前記運動
伝達要素に係合し且つ案内する内側の耐摩擦面を有する
ポリテトラフルオロエチレン材料からなる内側ライナと
；該内側ライナの外面の周囲に予め定められたピッチを
有する螺旋状のコイルに巻回されたワイヤの層からなり
張力荷重に適合するワイヤ外装と；該ワイヤ外装の外面
の周囲に前記ワイヤ外装よりも少ないピッチで螺旋状に
巻回されたアラミド撚糸からなる多重撚りの巻線と；及
び記憶特性を有する材料からなり、アラミド撚糸からな
る前記多重撚りの巻線の外面に接触して位置し且つ該外
面の周囲に配置された、丈夫で柔軟性のある外側外装か
らなる運動伝達装置用導管。２　アラミド撚糸からなる前記多重撚りの巻線は、該巻
線の外面を取り囲む前記丈夫で柔軟性のある外側外装よ
りも高い押し出し成形温度を有する特許請求の範囲第１
項に記載の導管。３　記憶特性を有する材料からなる前記柔軟性のある外
側外装はプラスチックからなっている特許請求の範囲第
１項に記載の導管。４　移動可能な運動伝達要素と該移動可能な運動伝達要
素を収容する導管装置とからなる運動伝達装置のための
ケーブル組立体において、前記導管装置は：前記運動伝
達要素の全長にわたって伸びると共に前記運動伝達要素
に係合し且つ案内する内側の耐摩擦面を有するポリテト
ラフルオロエチレン材料からなる内側ライナと；該内側
ライナの外面の周囲に多ピッチを有する螺旋状のコイル
に巻回されたワイヤの層からなり張力荷重に適合するワ
イヤ外装と；該ワイヤ外装の外面の周囲に低ピッチで螺
旋状に巻回されたアラミド撚糸からなる多重撚りの巻線
と；及び記憶特性を有する材料からなり、アラミド撚糸
からなる前記多重撚りの巻線の外面に接触して位置し且
つ該外面の周囲に配置された、丈夫で柔軟性のある外側
外装からなる運動伝達装置用導管。５　アラミド撚糸からなる前記多重撚りの巻線は、該巻
線の外面を取り囲む前記丈夫で柔軟性のある外側外装よ
りも高い押し出し成形温度を有する特許請求の範囲第４
項に記載の導管。６　記憶特性を有する材料からなる前記柔軟性のある外
側外装はプラスチックからなっている特許請求の範囲第
４項に記載の導管。