(57)【要約】【課題】交差巻きを用い、かつ、ケーブルの耐久性を高め、その上で柔軟性をも備えた回転トルク伝達用のインナーケーブルおよびそれを用いたドア開閉機構を提供するする。【解決手段】回転トルクを伝達するためのインナーケーブルであって、可撓性を有する心線２と、その心線周りに１本の素線または素線束を螺旋状に巻きつけた巻き線層３とを有し、その巻き線層が多層で設けられると共に、少なくとも上下の一組の巻き線層が交差巻きにされており、最も外側の巻き線層の素線の形付率が１００〜１１０％である、回転トルク伝達用のインナーケーブル１。【選択図】図１
2011006803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転トルクを伝達するためのインナーケーブルであって、
可撓性を有する心線と、
その心線周りに１本の素線または素線束を螺旋状に巻きつけた巻き線層とを有し、
その巻き線層が多層で設けられると共に、少なくとも上下の一組の巻き線層が交差巻きにされており、
最も外側の巻き線層の素線の形付率が１００〜１１０％である、回転トルク伝達用のインナーケーブル。
【請求項２】
直径が５〜９ｍｍである請求項１記載の回転トルク伝達用のインナーケーブル。
【請求項３】
前記素線の材質が硬鋼、ピアノ線あるいはステンレス線である請求項１または２記載の回転トルク伝達用のインナーケーブル。
【請求項４】
前記巻き線層が４〜６層で設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の回転トルク伝達用のインナーケーブル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の回転トルク伝達用のインナーケーブルと、そのインナーケーブルを収納して回転自在に支持するアウターケーシングとからなる回転トルク伝達用のコントロールケーブル。
【請求項６】
請求項５記載のコントロールケーブルと、
そのコントロールケーブルのインナーケーブルの一端に連結され、それを軸方向に回転させる駆動モータと、
前記インナーケーブルの他端に連結され、その回転力をドアの開閉運動に変換する機構と、
その変換する機構により開閉される車両のドアとからなる、ドア開閉機構。
【請求項７】
前記ドアが車両のバックドアである請求項６記載のドア開閉機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転トルクを伝達するためのインナーケーブルに関するものであり、さらに詳しくは自動車などの車両のドアを開閉させるインナーケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、回転を直線的に伝達できない部位に用いるフレキシブルシャフト構造が開示されている。そのフレキシブルシャフト構造は、芯線が細い鋼線を撚り合せて形成されている。その芯線の上に芯線鋼線より太い鋼線を螺旋状に直接巻きつけ第１巻線層を形成している。その第１巻線層の上には軟鉄線を逆方向に巻き付けて第２巻線層が形成されている。
【０００３】
また、特許文献２には、引きコントロールケーブルに用いるインナーケーブルの形付率を特定の範囲にすることが記載されている。このものは、その締付率４〜１１％で、形付率を６５〜９０％とすることで、その形くずれを防止できるとしている。そうすることで、素線の二次曲げ、すなわち外力によって素線がその下の素線層に押し付けられて生じる局部的曲げを防止でき、屈曲疲労耐久性を高くすることができるというものである。
【０００４】
さらに、特許文献３には、前記屈曲疲労耐久性を高くしつつ、切断した際の切断端の撚り戻りが大きくならないように、形付率を８３〜１０３％にしたものが開示されている。このものは、締付率６〜１０％で、残留応力６００ＭＰａ以上とすることにより、特許文献１より高い形付率８３〜１０３％を実現している。なお、特許文献３の段落[００２３]には、その素線の硬さとして、ビッカース硬さが６００〜８００Ｈｖである旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１０９４１５号公報
【特許文献２】特許第２６６９７５４号公報
【特許文献３】特開２００４−２７７９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、ワイヤーケーブルは、その剛性が高くなると柔軟性が低下する傾向にある。すなわち、柔軟性が高いというのは、各層間の素線間に隙間が空いているからであり、剛性が高いというのは、その素線が密着しているからである。また、前記隙間が過剰に大きくなると、素線が形崩れし、それが耐久性を低くする一因とされている。
【０００７】
ここで、回転トルクを伝達するケーブルでは、ケーブルが軸方向を中心として正逆回転するので、巻きの方向が一方向だけの場合（一方向巻き）では、ある回転方向では回転が素線の隙間を広げる方向に作用する場合もあり、耐久性を低下させる可能性が高い。そのため、巻線する場合は上下の層はお互い巻き方向を逆にした、いわゆる交差巻きを用いるのが好ましい。
【０００８】
しかし、交差巻きは、同径の素線を各層別に巻き角がほぼ等しくなるように巻かれ、各層間の素線は点接触状態となっている。また、一般に巻き込まれる素線の径は等しい。そのため、耐久性や柔軟性が低下する傾向がある。
【０００９】
そこで、本発明は交差巻きを用い、かつ、ケーブルの耐久性を高め、その上で柔軟性をも備えた回転トルク伝達用のインナーケーブル、それを用いたコントロールケーブルおよびドア開閉機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の回転トルク伝達用のインナーケーブルは、回転トルクを伝達するためのインナーケーブルであって、可撓性を有する心線と、その心線周りに１本の素線または素線束を螺旋状に巻きつけた巻き線層とを有し、その巻き線層が多層で設けられると共に、少なくとも上下の一組の素線束が交差巻きにされており、最も外側の巻き線層の素線の形付率が１００〜１１０％である、ことを特徴としている。
【００１１】
本発明のコントロールケーブルは、上述の回転トルク伝達用のインナーケーブルと、そのインナーケーブルを収納して回転自在に支持するアウターケーシングとからなる、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の車両用のドア開閉機構は、車両の開口部のドアを開閉する機構であって、上述の記載の回転トルク伝達用のインナーケーブルと、インナーケーブルを回転自在に支持するアウターケーシングと、そのインナーケーブルの一端に連結され、それを軸方向に回転させる駆動モータと、前記インナーケーブルの他端に連結され、その回転力をドアの開閉運動に変換する機構と、その変換する機構により開閉される車両のドアとからなる、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
（１）本発明の回転トルク伝達用のインナーケーブルは、少なくとも上下１組の巻き線層が交互に交差するように巻かれているので、ケーブルの軸方向を回転中心として正逆方向に回転トルクが加わっても、ある層の素線には巻きを戻す方向にトルクが作用するが、他の層の素線には巻き方向にトルクが作用するので、全体として内部の回転トルクに伴う力は打ち消され、素線間に隙間を生じず、耐久性を低下させることがない。さらに、最外層の素線の形付率が１００〜１１０％に調整されているので、一層耐久性が高い。
【００１４】
（２）このような回転トルク伝達用のインナーケーブルの直径が５〜９ｍｍである場合は、前述の形付率の範囲を満たすのに適している。
【００１５】
（３）また、前記素線の材質が硬鋼、ピアノ線あるいはステンレス線である場合は、前述の形付率の範囲を満たすのに一層適している。
【００１６】
（４）さらに、前記巻き線層が４〜６層で設けられている場合は、一層耐久性が高い。
【００１７】
（５）本発明の回転トルク伝達用のコントロールケーブルは、前述のインナーケーブルがアウターケーシング内で回転自在に支持されているので、ケーブルの配索が容易になるし、その耐久性も高い。
【００１８】
（６）本発明の車両用のドア開閉機構は、前述の回転トルク伝達用のインナーケーブルが車両に用いられている。そのため、柔軟性が高く、他の部品の配置の自由度を高めることができ、組立作業も容易にする。また、耐久性も高い。
【００１９】
（７）また、前記ドアが車両のバックドアである場合は、車体の後方部分のスペースを有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の回転トルク伝達用ケーブルを示す部分断面図である。
【図２】図２ａは実施例１のケーブルの断面図、図２ｂは実施例２のケーブルの断面図、図２ｃは比較例Ｃのケーブルの断面図である。
【図３】図３は耐久試験に用いた試験装置の概略図である。
【図４】図４は図１の回転トルク伝達用のケーブルを用いたドア開閉機構の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
つぎに図面を参照しながら本発明の回転トルク伝達用のインナーケーブルおよびそれを用いたドア開閉機構の実施の形態を説明する。図１に示す回転トルク伝達用のインナーケーブル１（以下、ケーブル）は、心線２と、その心線２の周囲の多層構造の巻き線層３とからなる。なお、巻き線層３の最外層の外周面にポリエチレン（ＰＥ）、ポリアミド（ＰＡ）あるいはフッ素樹脂などの合成樹脂製のライナーを被覆してもよい。
【００２２】
前記心線２は一本の素線から形成されてもよいし、複数本の素線を撚り合せた撚り線でも良い。さらに、中心の心線（心素線）の周りに側素線が巻かれた心ストランドを形成してもよい。さらに、中心の心線に撚り線を用いる場合は、その周囲に素線を交差巻き、あるいは、平行巻きに巻いてもよい。その場合、心線の撚り方向と逆向きに巻くのが好ましい。
【００２３】
前記巻き線層３は図１では４層からなる。まず、心線２のすぐ外側の第１層４は複数（図では３本）の素線４ａ（素線束）が並列に、心線２の外周に巻かれている。なお、前記心線２に撚り線を用いる場合には、第１層４の巻き線４ａは心線２に対して逆向きに巻かれるのが良い。また、前記第１層４における素線４ａの本数は３〜８本、好ましくは４〜６本である。なお、１本の素線４ａで１つの層を形成することもできる。
【００２４】
次いで、第２層５では４本の素線５ａが並列に、第１層４と交差巻きで巻かれている。その第２層５における素線５ａの本数は３〜８本、好ましくは４〜６本である。そして、前記第２層５の外周には第３層６が、その第３層６の外周には第４層７がそれそれ方向を変えるように、交差巻きで巻かれている。なお、巻き線層の層数は４〜６層で、好ましくは５〜６層である。また、図示していないが、第１層４および第２層５を平行（同一方向）に巻き、第３層６、第４層７・・以降の層を交差巻きにしてもよい。さらに、第２層５、第３層６・・と層数が増加すると、各層における巻き直径も増加する。そのため、次第に素線束を形成する素線の本数を増加させるのがよい。なお、第２層５以降の層においても１本の素線で１つの層を形成することもできる。
なお、第３層６、第４層７のそれぞれの素線６ａ、７ａの本数はそれぞれ４〜１０本、好ましくは６〜８本で、第５層、第６層のそれぞれの素線の本数はそれぞれ６〜１０本、好ましくは８〜１２本である。
【００２５】
そして、前記最外層の素線の形付率は、１００〜１１０％で、好ましくは１０１〜１０７％である。なお、形付とは、ロープの各ストランドや素線に予めくせ付けして、ロープの反発力を少なくする方法で、形付率とは前記くせの量を、素線を心線から解いた際のうねりの高さを、解く前のケーブルの実測された外径との比で表したものである。
【００２６】
また、前記素線のビッカース硬さは、４５０〜６００Ｈｖであり、好ましくは、５００〜６００Ｈｖである。なお、心線２の硬さも素線と同じ硬さにしてもよい。なお、心線および素線の全てが上記硬さを備えなくとも、例えば素線のみ、あるいは最外側の素線のみを前記数値範囲のものにすることができる。また、いずれかの素線を前記数値範囲のものにしてもよいし、いずれかの素線層の素線を前記数値範囲のものにしてもよい。
【００２７】
次に本発明の実施例を示す。実施例１〜３のケーブルを以下の表１に示す。
【００２８】
【表１】
2011006803.tif 000003
【００２９】
表１によると、実施例１のケーブルは、心線は線径０．６ｍｍで、第１層の素線の線径は０．５ｍｍ、その層の素線の本数は４本、巻かれるピッチは２．７ｍｍ、巻き方向はＳである。なお、巻き方向Ｓというのは、軸心を後端から見たときに右回りに素線が前進する方向である。このように、第２層〜第６層までの素線の物性、巻かれている状態については、表１の通りである。そして、このように構成された実施例１のケーブルの外径は８．１ｍｍ、全ての素線の線種は硬鋼線、形付率は１０２％である。なお、実施例１〜３において心線は１本の心素線からなる。また、実施例２のケーブルは実施例１のケーブルと同じ条件で形成されている。そして、形付率１０１％、外径が８．２ｍｍである。
【００３０】
実施例３は、実施例１、２と数値が変更されており、第５層までしか巻かれていない。その形付率は１０６％、外径は７．８ｍｍである。
【００３１】
次いで、比較例Ａ〜Ｃを説明する。まず、比較例Ａについては表１に示す通りであり、形付率が９９％である。また、比較例Ｂも同様であり、形付率が９７％である。比較例ＡおよびＢは実施例１および２に対応しており、それらの形状はほぼ同じ形状であるが、実施例１および２と相違する点は形付率が１００未満である点である。また、比較例Ｃは実施例３に対応しており、形付率は９８％である。そして、こちらも相違点は比較例Ｃは形付率が１００以上でない点である。
【００３２】
ここで、実施例および比較例のケーブルの断面図を示す。図２ａは実施例１のケーブルの断面図、図２ｂは実施例２のケーブルの断面図、図２ｃは比較例Ｃのケーブルの断面図である。
【００３３】
表２には実施例１〜３および比較例Ａ〜Ｃのケーブルを構成する、それぞれの素線の硬さの測定結果を示す。心線および各層の素線のビッカース硬さを３回測定した平均値で示している。
【００３４】
【表２】
2011006803.tif 000004
【００３５】
表２に示すように、実施例１および２のケーブルの硬さは心線で５９０Ｈｖ程度、巻き線層の素線で約５２０〜５８０Ｈｖで、ほとんどが５００台にある。これに対し、比較例ＡおよびＢの硬さは心線でそれぞれ６３０Ｈｖ程度で、巻き線層の素線で約５８０〜６４０Ｈｖであり、ほとんどが６００台にある。また、実施例１では心線、素線ともに平均して５００Ｈｖ程度で、比較例Ｃでは５２０Ｈｖ程度である。
【００３６】
次に図３を用いて耐久試験について説明する。図３には耐久試験に用いた試験装置を示す。その装置は実施例１〜３および比較例Ａ〜Ｃの各ケーブルＷの一端に駆動装置Ｍが連結され、前記ケーブルＷを軸方向に回転させている。一方、ケーブルＷの他端には負荷トルク発生器Ｈが連結されており、ケーブルＷを介して駆動装置Ｍの作動するのに負荷を与えている。また、前記駆動装置Ｍおよび負荷トルク発生器ＨとケーブルＷとの間にはそれぞれトルク変換器Ｔ１、Ｔ２が設けられており、前記駆動モータＭおよび負荷トルク発生器Ｈが作動力をケーブルＷを軸方向に回転させる力に変換している。それらトルク変換器Ｔ１、Ｔ２のケーブルＷとの連結部近辺にはそれぞれケーブルＷの回転角度を検知する角度検出器Ｅ１、Ｅ２が設けられている。
【００３７】
前記駆動装置ＭはケーブルＷは軸方向を回転中心として回転させるものである。また、負荷トルク発生器Ｈは前記駆動装置ＭによりケーブルＷの一端から加えられたトルクが他端において所定の値になるまで保持し、所定の値以上なら回転を許すというものである。また、前記ケーブルＷは曲率半径Ｒ２００ｍｍの湾曲状態で配置されている。なお、そのときのインナーケーブルは直径８ｍｍである。
【００３８】
耐久性試験は駆動装置Ｍが片側に１５０ｒｐｍで１０回転し、次いで１０回転逆回転させることを１サイクルとするものである。そして、何サイクル目にケーブルＷが破断したかにより評価される。５回測定しその平均値を求める。表３に使用した５本のケーブルＷの形付率を示し、表４にそれらケーブルＷ毎の測定結果を示す。
【００３９】
【表３】
2011006803.tif 000005
【００４０】
表３には試験に用いられた各実施例および各比較例に用いられた５本のケーブルＷの形付率が示されている。そして、それら形付率の平均値は表１および後述する表５において各実施例および各比較例におけるケーブルＷの巻きの特性を示す１つとして表示されている。
【００４１】
【表４】
2011006803.tif 000006
【００４２】
表４に耐久性試験をまとめた結果を示す。なお、表中のトルク特性とは、ケーブルＷの一端を１（Ｎ・ｍ）の力でねじった際の他端のねじれ角度である。
【００４３】
【表５】
2011006803.tif 000007
【００４４】
表５に示すように形付率が１００％を切ると急激に耐久性能が低下することが分かる。また、素線の硬さについては、硬さは６００Ｈｖを超えない程度が好ましいことが分かる。なお、表５における比較例Ｏとは、第６層（最外層）の素線を実施例と同じような形付率に調整したものである。このものは第６層がコイルスプリングのような状態となっており、下層と一体となるような構造にならない。
【００４５】
次に図４を用いて本発明の回転トルク伝達用のケーブル１を用いたドア開閉機構を説明する。図４に示すドア開閉機構１０は、正逆回転可能な駆動モータ１１と、その駆動モータ１１によって軸周りに回転するケーブル１と、そのケーブル１によって回転する送りネジ１２と、その送りネジ１２に螺合してその回転方向により上下方向に送り出されるスライダ１３と、スライダ１３を回転しないように上下にガイドするレール１４と、前記スライダ１３に一端を回動自在に連結し、その他端をバックドアＤに回動自在に連結したロッド１５と、ケーブル１を回転自在にガイドするアウターケーシング８とからなる。そのアウターケーシング８とケーブル１とをセットにしたものがコントロールケーブル９である。
【００４６】
前記スライダ１３にはロッド１５の一端１５ａが回動自在に連結されており、スライダ１３と共に移動する。ロッド１５のもう一方の端部１５ｂはドアＤと回動自在に連結されている。ロッド１５の両端の回転軸心は、ドアＤの支点１６の回動中心と平行である。
【００４７】
上記のように構成されるドア開閉機構１０において、ドアＤが開く時について説明する。駆動モータ１１がＬ方向に回転すると、減速機を介してケーブル１がＬ方向に回転し、送りネジ１２をＬ方向に回転させる。送りネジ１２がＬ方向に回転すると、送りネジ１２と螺合するスライダ１３は、前記ガイドレール１４によりその回転が規制されているため、上方に移動する。スライダ１３が上方に移動するとそれに回動自在に連結されたロッド１５の一端１５ａも上方に移動し、その他端１５ｂがドアＤを車体Ｓに設けた支点１６を中心として上方に揺動して開く。
【００４８】
一方、前記駆動モータ１１がＲ方向に回転すると、それに伴いケーブル１がＲ方向に回転し、送りネジ１２をＲ方向に回転させる。送りネジ１２がＲ方向に回転すると、送りネジ１２と螺合するスライダ１３は下方に移動する。スライダ１３が下方に移動するとそれに回動自在に連結されたロッド１５の一端１５ａも下方に移動し、その他端１５ｂがドアＤを車体Ｓに設けた支点１６を中心として下方に揺動してダンパ１７の推力に逆らって閉じる。
【符号の説明】
【００４９】
１  回転トルク伝達用のインナーケーブル
２  心線
３  巻き線層
４  第１層
４ａ  素線
５  第２層
５ａ  素線
６  第３層
７  第４層
８  アウターケーシング
９  回転トルク伝達用のコントロールケーブル
１０  ドア開閉機構
１１  駆動モータ
１２  送りネジ
１３  スライダ
１４  ガイドレール
１５  ロッド
１５ａ  一端
１５ｂ  他端
１６  支点
１７  ダンパ
Ｄ  ドア
Ｍ  駆動装置
Ｈ  負荷トルク発生器
Ｗ  ケーブル
Ｔ１、Ｔ２  トルク変換器
Ｅ１、Ｅ２  角度検出器
Ｒ  曲率半径
【図１】
2011006803.tif 000008
【図２】
2011006803.tif 000009
【図３】
2011006803.tif 000010
【図４】
2011006803.tif 000011