JPS62113908A - コントロ−ルケ−ブル - Google Patents

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］ 本発明はコントロールケーブルに関する。さらに詳しく
は、導管の内周に合成樹脂製のライナが設けられたコン
トロールケーブルに関する。

［従来の技術］ コントロールケーブルは一般的に可撓性を有する導管と
、その導管内に挿通された可撓性を有する１本の内索と
からなり、内索の一端を引き操作、押し引き操作、回転
操作またはそれらの組み合わせ操作をすることにより、
内索の他端に取り付けられた従動機器をり干−トコント
ロールするものである。

前記内索は通常１本の金属線または数本の金属素線を撚
り合わせたもの、あるいはその外周に平鋼線などを巻き
つけてよろい層を形成したものからなる。また導管とし
ては、たとえば１本または複数本の平鋼線または丸鋼線
をコイル状に、かつ隣接する鋼線同士がほぼ密着するよ
うに巻回することにより構成される螺旋管と、その螺旋
管の外周に設けられる合成樹脂製の保護層とからなるも
のが用いられる。

そのようなコントロールケーブルにおいては、従来より
それぞれ金属製の導管と内索の摺動抵抗を少なくするた
め、および摺動操作や回転操作のときの摺接音や急激に
操作を加えたときに発生するいわゆるムチ打ち音などの
騒音を低減するために、導管の内周に合成樹脂製のフレ
キシブルチューブからなるライナを設けるばあいがある
。

ライナと螺旋管とは、あらかじめ形成した螺旋管の内周
にライナを挿入したり、あるいはライナの外周に鋼線を
巻きつけて螺旋管を形成するなどの方法で、たがいに動
かないように、あるいはいくらか動ける状態で組み合わ
せられる。

そのようなライナを構成する合成樹脂としては、従来は
高密度ポリエチレン、ポリアセクール、ポリブチレンテ
レフタレートなどが用いられている。

［発明が解決しようとする間届点］ 前記ライナに高密度ポリエチレンを用いるときは、１０
０℃を超える高温環境下では耐久性が低く、機械的強度
が大幅に低下するため、使用条件が限られ、使用範囲が
狭いという問題がある。

一方、ポリアセタールやポリブチレンテレフタレートな
どの高温下での耐久性が高い合成樹脂を用いるときは、
ムチ打ち音や摺動音などの騒音が大きく、摺動感が劣る
（摺動時にザラザラした感じがするなど）という問題が
ある。

本発明は叙上の問題を解消し、高温条件下でも耐久性が
高く、使用時の騒音が低く、しかもすぐれた摺動感を有
するコントロールケーブルを提供することを目的として
いる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のコントロールケーブルは、可撓性を有する内索
と、該内索を摺動自在に案内するための可撓性を有する
導管と、前記導管の内周に設けられたライナとからなり
、該ライナが超高分子量ポリエチレンから形成されてい
ることを構成上の特徴としている。

［作　用］ 超高分子量ポリエチレンは耐衝撃性、耐摩耗性、自己潤
滑性などの機械的特性がすぐれているため、これをコン
トロールケーブルにおけるライナとして用いるときは、
耐久性が高く、摺動音やムチ打ち音が低く、摺動感のす
ぐれたコントロールケーブルかえられる。

［実施例］ つぎに図面を参照しながら本発明のコントロールケーブ
ルを説明する。

第１図は本発明のコントロールケーブルの一実施例を示
す一部切欠斜視図、第２図は本発明にかかわる導管の横
断面図、第３図は本発明にかかわるライナを形成するた
めの押出成形装置の一例を示す縦断面図、第４図は本発
明のコントロールケーブルの他の実施例を示す一部切欠
斜視図、第５図は第４図に示されるコントロールケーブ
ルの断面図、第６図および第７図はそれぞれコントロー
ルケーブルの諸特性を測定するための測定装置の概略説
明図である。

第１図および第２図において、（１）は内索であり、（
２）は内索（１）を摺動自在に案内するための導管であ
る。内索（１）は複数本の鋼索線を撚り合わせることに
より構成され、通常はその外周にグリスなどの潤滑剤が
塗布されている。

第１図に示されるコントロールケーブルにおいては、導
管（２として１本の断面四角形の鋼線を螺旋状に巻いて
管状に形成したよろい層（３）の外周に合成樹脂の保護
層（４）を設けたものが用いられている。保護層（４）
を構成する合成樹脂としては、高密度ポリエチレン、ポ
リ塩化ビニル、ポリプロピレン、フッ素樹脂などがあげ
られる。

前記よろい層（３）の内周には、第２図に詳細に示され
るように、導管（２）とは別個に形成した超高分子量ポ
リエチレン製のフレキシブルチューブからなるライナ（
５）が挿入されている。

なお超高分子量ポリエチレン製のライナを導管（２）の
内周に設ける方法としては、前述のようにフレキシブル
チューブのライナ（５）をあらかじめ形成した導管（２
の内周に挿入するほか、まずライナ（５）を形成してお
き、°ついでライナ（５）の外周に螺旋管を構成すべき
鋼線や合成樹脂製の線材などを巻きつけてよろい層（第
１図の（３））や支持層（第４図の（１５））を形成し
、さらにその外周に保護層（４）を押出成形する方法な
どがある。

本発明において用いられる超高分子量ポリエチレンとし
ては、デカリン溶媒中１３５℃で測定した極限粘度［η
］が３．５　ｄＲ／ｇ以上、なかんづく　８〜２５　ｄ
ｆｆ　／ｇで、かつメルトフローレート（ＭＦＲ：ＡＳ
ＴＭ　Ｄ　１２３８．Ｐ）が０．０１ｇ／１０ｍ１ｎ以
下のエチレンの単独重合体もしくはエチレンと他のα−
オレフィン、たとえばプロピレン、１−ブテン、１−ヘ
キセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテンなど
とのエチレンを主体とじた共重合体で結晶性のものが好
ましい。

なお極限粘度［η］が３．５　ｄｆｉ　７ｇ未満のもの
は耐摩耗性が劣り、しかもＦ！ｌ−擦係数が大きいので
コントロールケーブルのライナとして用いるには好まし
くない。しかも溶融粘度が低いため、後述する方法で押
出形成するばあいには樹脂とマンドレルとの共同りによ
り捩れが発生し、とくにＬＩＤ　　（チューブダイの入
口部から出口部までの長さしとアウターダイの出口部内
径りとの比）が大きいばあいにはマンドレルの撓みによ
り偏肉が生じやすく、成形性が劣る。

また前記ライナ（５）は前記超高分子量ポリエチレンを
後述する方法で押出成形することができるが、成形され
たライナの破断点抗張力（ＴＳ）は１５０ｋｇ／ｃｄ以
上、なかんづ＜　　２００ｋｇ／ｃ−以上、とりわけ２
５０ｋｇ／ｃ−以上であるのが好ましい。

またフレキシブルチューブに成形するばあい、熱間内圧
クリ゛−ブ（８０℃、フープストレス４０　ｋｇ／　ｃ
ｄ　）の破壊時間が２００時間以上、なかんづく５００
時間以上、とりわけ１０００時間以上であるのが屈曲疲
労性および耐ストレスクラック性が向上するため好まし
い。

超高分子量ポリエチレンは、溶融流動性が低いため、通
常の押出成形や射出成形によっては成形が困難であり、
とくに肉厚が薄く、肉厚の均一性が必要とされるコント
ロールケーブルのライナとして実際に使用しうるフレキ
シブルチューブは従来の方法ではできない。

本発明のコントロールケーブルのライナとして使用しう
る超高分子量ポリエチレンからなるフレキシブルチュー
ブは、具体的にはたとえば超高分子量ポリエチレンの樹
脂粉末を、スクリュー押出機、好ましくは溝付きシリン
ダを備えたスクリュー押出機で溶融し、ついでマンドレ
ルがスクリューの回転にともなって回転するＬＩＤが５
以上、好ましくは１０以上、さらに好ましくは３０〜７
０のチューブダイ中で溶融押出成形するという成形方法
を採用することにより、偏肉がなく、機械的強度がすぐ
れたフレキシブルチューブかえられる。

上記製造方法はたとえば第３図に示す装置により行なわ
れる。

第３図に示される装置は押出機（６）とＬＩＤが５以上
のチューブダイ（７）とから構成されている。

押出機（６）はシリンダ（８）と、シリンダ（８）内に
回転自在に挿入されているスクリュー（９）とから構成
されている。

チューブダイ（′７１はその一端がスクリュー（９）に
取り付けられたマンドレル（１０）と、マンドレル（１
０）との間に樹脂流路を形成するように設けられたアウ
ターダイ（１１）とから構成されている。

なお本発明のコントロールケーブルのライナとして使用
しうる超高分子量ポリエチレンのフレキシブルチューブ
の製造方法および装置は特願昭５９−１０１７１２号明
細書に詳しい。

溶融した超高分子量ポリエチレン樹脂はゴム状の塊状物
であるため、ＬＩＤが５未満のチューブダイではダイか
ら押し出される前に完全に均一に融合されず、コントロ
ールケーブルのライナとしては機械的強度が不足するた
め好ましくない。一方Ｌ／Ｄの上限はとくに限定されな
いが、一定の生産速度を確保するため、実用上７０以下
が好ましい。

なおシリンダ（８）に溝（８１）を設けておくときは超
高分子量ポリエチレンの粉末を安定して供給することが
できるので好ましい。

またスクリュー（９）の圧縮比は１〜２．５であるのが
好ましい。すなわち　１．０未満ではシリンダ（８）の
壁面に対する樹脂の圧着応力が小さく、押し出し量が不
安定になるなどの問題があり、２．５を超えると、圧縮
部（８２）における閉塞現象や摩擦熱によって樹脂温度
が上昇して樹脂の分子量が低下し、ライナの摩擦係数、
耐摩耗性を損うなどの問題が生じる。

チューブダイの人口部（７１）の断面積Ｓ１と中間部（
７２）の断面積Ｓ２との比（Ｓ１／Ｓ２）は０．５〜３
．０、なかんづ＜１．０〜２．０の範囲であるのが好ま
しく、中間部（７２）の断面積Ｓ２と出口部（７３）の
断面積Ｓ　との比（Ｓ２／Ｓ３）はｉ、ｏ〜３，０、な
かんづ＜１．１〜２．０の範囲が好ましい。（Ｓ２／Ｓ
３）が１．０未満では溶融樹脂が完全に融着されず、一
方、３．０を超えると樹脂圧が過大になり、チューブの
押出成型が困難になる。

なおチューブダイ（７）の先端部（７４）の流路面積を
一定にしておけば、ライナの寸法精度が高くなるため好
ましい。ストレート部は通常Ｌ／Ｄが５〜１０程度であ
る。

マンドレル（１０）の先端はアウターダイ（１１）より
外部に出ている方が、押し出されたフレキシブルチュー
ブの蛇行が矯正されるので好ましい。

前記マンドレル（１０）をスクリュー（９）と共に回転
させるときは、マンドレル（ｌＯ）の偏心を防止し、均
一な厚さのチューブかえられるため好ましいが、マンド
レル（１０）の回転数は必ずしもスクリュー（９）の回
転数と同じである必要はない。

超高分子量ポリエチレンの押出成形温度は樹脂の融点よ
り実質的に高い温度で、かつ樹脂の分解温度よりも低い
温度（たとえば３５０℃以下）である限り、とくに制限
がない。押出成形温度が融点未満の温度では、ダイ内で
樹脂の閉塞現象を生じやすくなり、装置破損の原因とな
る。

なお成形温度条件を押出機（６）の温度を２００〜３３
０℃、チューブダイ入口部（７１）〜中間部（７２）の
温度を１８０〜３１０℃およびチューブダイ中間部（７
２）〜出口部（７３）の温度を１３６〜１７０℃の範囲
にすると、チューブダイ（７）内でのランドメルトフラ
クチャーが生じないので好ましい。

叙上のごとく形成されるフレキシブルチューブは、あら
かじめ形成されている導管（２内にそのまま挿入してラ
イナ（５）として用いてもよく、また、たとえばチュー
ブのまわりに１本の平鋼線を密に巻きつけて第１図に示
すようなよろい層（３）を形成するか、あるいはたとえ
ば第４〜５図に示すようにライナ（５）のまわりに複数
本の合成樹脂コードまたは丸鋼線（■４）をゆるいピッ
チで束ねて巻きつけて支持層（１５）を形成し、その表
面および丸鋼線（１４）の隙間に合成樹脂をコーティン
グして保護層（４）を形成することによりライナ（５）
つきの導管（′２Ｊを構成しうる。

なお第４〜５図に示されているコントロールケーブルに
おいては、内索（１）の表面に合成樹脂製の被覆層（ｔ
ａ）を有するものが用いられている。

そのばあい被覆層（１６）を構成する合成樹脂は超高分
子量ポリエチレンと溶着しにくく、しかも超高分子量ポ
リエチレンとの間の摩擦抵抗が低いものが好ましい。

叙上のごとく構成される導管（ａおよび内索（１）は従
来の方法と同じようにして１本のコントロールケーブル
に組立てられる。

つぎに前記のように構成されるコントロールケーブルの
実施例１〜３をあげ、比較例１〜３と比較しながら説明
する。

実施例１ 厚さ　１　、３ｍｌｌ１ｓ幅２　、４ｍｍの１本の平鋼
線を密に螺旋状に巻きつけて、その上にポリプロピレン
の保護層を押出成形でコーティングした導管の内周に、
外径５．７±　Ｏ，１ｆｆｌｉ内径３．８±　０．１ｍ
ｆｆ！。

長さ７００ａｕｎの超高分子量ポリエチレン製のライナ
を挿入し、それに直径０．８ｍｍの鋼索線１９本を撚り
合わせた直径３■、長さ１０００ｍｍの単撚の表面に潤
滑剤を塗布した内索を挿通して実施例１のコントロール
ケーブルを製造した。

ライナは、超高分子量ポリエチレンとして［７７］　　
：　１７　ｄＲ／ｇ、　ＭＰＲ：０．０１ｇ／１０ｍ１
ｎ未満、融点：１３６℃および嵩密度：　　０．４５ｇ
／　ａＡの樹脂粉末（ハイゼックスミリオン２４０Ｍ、
ハイゼツクス：三井石油化学工業（株）の登録商標）を
用い、これをスクリュー外径２０ｍｍ、スクリュー有効
長さくＬ／Ｄ　）　２２、フライトピッチ１２ａ＋ｍ一
定、スクリュー圧縮比１．８、アダプター長さ９０■、
チューブダイ長さく　Ｌ／Ｄ）　３２、ダイ出口アウタ
ーグイ内径１２ｍｍ、ダイ出口マンドレル外径８．５■
、Ｓ　　／Ｓ　　−１，６７およびＳ　　２／Ｓ　　３
−１．５３の押出成形機を用いて、押出機、アダプター
、ダイ基部、ダイ端部の設定温度をそれぞれ２７０℃、
２５０℃、１８０℃および１４５℃の条件の下に押出成
形し、引取り機で０．３２ａ＋／＋ｉｎの速度で引取る
ことにより成形した。

実施例２ 外径５．７±０．１■、内径３．８±０．１ｍｍの実施
例１と同じ材質で同じ成形方法でえられた長尺ライナの
上に直径０．８ｍａ＋の鋼線を２４本束ねて緩いピッチ
で巻きつけ、その上にポリプロピレンの保護層を形成し
て導管を構成し、このものに直径２ａ＋ａ＋の鋼線を中
心としてその周囲に直径０．８ａｖの鋼線１２本を撚り
あわせて形成した内索を挿通して実施例２のコントロー
ルケーブルを製造した。

実施例３ 実施例１と同じ材料をスクリュー外径３０１ＩＩＩ１１
１スクリュー有効長さくＬ／Ｄ　）　３４、フライトピ
ンチ２０■一定、スクリュー圧縮比１．８、アダプター
長さ　２５０ｍｍ、チューブダイ長さく　Ｌ／Ｄ）　２
５、ダイ出口アウターダイ内径２２ｆｆｌＩＩ１１ダイ
出ロマンドレル外径１８ｍｍ、Ｓ　　／Ｓ　　−１，４
０およびＳ２／Ｓ　　３−１．５８の押出成形機を用い
て、押出機、アダプター、ダイ基部、ダイ端部の設定温
度をそれぞれ２７０℃、２５０℃、１７０℃および１６
３℃の条件の下に押出成形し、引取り機で２ｍ／ｍｉｎ
の速度で引取ることにより成形したライナを用いたほか
は実施例１と同じ構成の導管に実施例１と同じ内索を挿
入して実施例３のコントロールケーブルを製造した。

比較例１ ［ｒｔ　］：２．７ｄｆＩ／ｇＳＭＦＲ：Ｑ、３ｇ／１
０　ｗｉｎの高密度ポリエチレン（ＩＩＤＰＥ）を、ス
クリュー有効長さくＬ／Ｄ　）　２２、フライトピッチ
４０ａ＋ｍ一定、スクリュー圧縮比３．５、アダプター
長さ　２５０■、チューブダイ長さくＬ／Ｔ）１０（Ｌ
／Ｄ：１．８）　、ダイ出口アウターダイ内径１０ａ＋
ａ＋、ダイ出口マンドレル外径６．５■のクロスへラド
ダイの押出機を用いて、押出機、アダプター、ダイの設
定温度がそれぞれ２００℃、１９５℃および１９０℃の
条件の下にスクリュー回転数２６ｒｐｍで押出成形し、
引取り機で５ｍ／ｆｆ１ｉｎの速度で引取ることにより
ライナを成形したほかは実施例１と同じようにして導管
を製造し、それに実施例１と同じ内索を挿通して比較例
１のコントロールケーブルを製造した。

比較例２ ライナの材質にポリオキシメチレン（ＰＯＭ）を用い、
押出機、アダプター、ダイの設定温度をそれぞれ１９０
℃、１８５℃および１８０°Ｃとしてライナを形成した
ほかは比較例１と同じものを比較例２のコントロールケ
ーブルとして製造した。

比較例３ ライナの材質にポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）
を用い、押出機、アダプター、ダイの設定温度をそれぞ
れ２４０℃、２３５℃および２３０℃としてライナを形
成したほかは比較例１と同じものを比較例３のコントロ
ールケーブルとして製造した。

実施例１および比較例１〜３のコントロールケーブルを
、第６図に示すように半径１５０ａ＋ｍで１８０”の反
転状態となるように測定装置に取り付け、さらに内索（
１）にバネ（３１）による負荷（ストロークエンドで最
大３０ｋｇ　’）をかけて、内索（１）の他端をストロ
ーク３０＋Ｉ１ｍ、サイクル数３０ｃｐｍて往復摺動さ
せた。

そのときの力の伝達効率（（負荷荷重（Ｗ）　／他端の
引っ張り力（Ｐ）　ｌ　ｘ　　１００　（％））が往復
摺動の繰り返し回数の増加によってどのように変化する
かをａｌｌｌ定した。なお第６図の（Ｓ）はそれぞれ内
索（１）の張力を測定するためのストレインゲージであ
る。環境温度は　１２０℃に維持した。

第１表に上記測定の結果を示す。

（以下余白） つぎに第７図に示すような騒音測定箱（１７）の中に実
施例１および比較例１〜３のコントロールケーブル（１
８）をセットし、その湾曲している部分の中間部にマイ
クロフォン（１９）を配置して内索（１）がライナに打
ち当る音を電子測器株式会社製の普通騒音計ｔｙｐｅ−
１０１５で測定した。そのときのＡスケールの音圧レベ
ルのＡｌ１１定結果および周波数分析を行なった結果を
第２表に示す。

なお騒音測定箱（１７）は外部からの音を遮断し、内部
で発生した騒音のみを測定するため、多層構造の防音パ
ネルから構成したものである。

（以下余白） つぎに実施例１〜３および比較例１〜３のコントロール
ケーブルを第６図に示すように半径１５０■、１８０°
反転の状態で配索して往復摺動させたばあいの摺動路を
調べた。なおザラザラ感および摺動音は無負荷で測定し
、スティックスリップは荷重をかけて内索を引っ張り、
動き始めるまでの力と、動き出してからの力との差で調
べた。その結果を第３表に示す。

（以下余白） 第　　３　　表 第１〜２表によればライナに超高分子量ポリエチレンを
用いた実施例１〜３のコントロールケーブルは高温下に
おいても比較例１のコントロールケーブルに比してはる
かに耐久性が高く、比較例２〜３のコントロールケーブ
ルに匹敵する耐久性を有することがわかる。

第２表によれば実施例１のコントロールケーブルにおい
ては、摺動時の騒音が平均的にいずれの比較例１〜３の
コントロールケーブルよりも低く、とくにＡスケールお
よび低周波領域における騒音の音圧レベルが比較例１〜
３のものよりも大幅に低減していることがわかる。

第３表によれば、実施例１〜３のコントロールケーブル
においては、比較例２〜３のものでみられたザラザラ感
や摺動音がなく、摺動路は比較例１とほぼ同じ程度であ
ることがわかる。

なお超高分子量ポリエチレンの比重は０．９１〜０．９
７であり、ポリオキシメチレン（比重ｌ、４）やポリブ
チレンテレフタレート（比重１．３）に比してはるかに
軽いものである。

［発明の効果］ 本発明のコントロールケーブルは、従来のコントロール
ケーブルに比して使用時の騒音が低く、しかも高温条件
下における耐久性およびすぐれた摺動路を合わせ備えて
おり、さらに軽量であるという、従来のものにみられな
いすぐれた特性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコントロールケーブルの一実施例を示
す一部切欠斜視図、第２図は本発、明にかかわる導管の
横断面図、第３図は本発明にかかわるライナを形成する
ための押出成形装置の一例を示す縦断面図、第４図は本
発明のコントロールケーブルの他の実施例を示す一部切
欠斜視図、第５図は第４図に示されるコントロールケー
ブルの断面図、第６図および第７図はそれぞれコントロ
ールケーブルの諸特性をＡｌｌ＋定するための測定装置
の概略説明図である。 （図面の主要符号） （１）：内　索 （ｚ：導　管 （５）：ライナ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　可撓性を有する内索と、該内索を摺動自在に案内す
   るための可撓性を有する導管と、該導管の内周に設けら
   れたライナとからなり、該ライナが超高分子量ポリエチ
   レンから形成されてなるコントロールケーブル。 ２　前記超高分子量ポリエチレンの極限粘度［η］が少
   なくとも３．５ｄｌ／ｇである特許請求の範囲第１項記
   載のコントロールケーブル。 ３　前記ライナが超高分子量ポリエチレンから押出成形
   されたフレキシブルチューブである特許請求の範囲第１
   項記載のコントロールケーブル。 ４　前記ライナの破断点抗張力が少なくとも１５０ｋｇ
   ／ｃｍ＾２である特許請求の範囲第１項記載のコントロ
   ールケーブル。 ５　前記ライナの熱間内圧クリープの破壊時間が少なく
   とも２００時間である特許請求の範囲第１項記載のコン
   トロールケーブル。