特許 6093549 操作用ステンレスワイヤ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6093549

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】操作用ステンレスワイヤ

(51)【国際特許分類】

   D07B 1/06 20060101AFI20170227BHJP

   F16C 1/20 20060101ALI20170227BHJP

【ＦＩ】

   D07B1/06 Z

   F16C1/20 Z

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-238313(P2012-238313)

(22)【出願日】2012年10月29日

(65)【公開番号】特開2014-88634(P2014-88634A)

(43)【公開日】2014年5月15日

【審査請求日】2015年9月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】390000996

【氏名又は名称】株式会社ハイレックスコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110001896

【氏名又は名称】特許業務法人朝日奈特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100098464

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 洌

(74)【代理人】

【識別番号】100149630

【弁理士】

【氏名又は名称】藤森 洋介

(74)【代理人】

【識別番号】100184826

【弁理士】

【氏名又は名称】奥出 進也

(72)【発明者】

【氏名】森本 敬三

(72)【発明者】

【氏名】清水 大地

【審査官】 加賀 直人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０２８６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭５４−００３８０５（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｄ０７Ｂ １／０６

Ｆ１６Ｃ １／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作部と操作対象物との間に配索され、素材にステンレスを用いた操作用ステンレスワイヤであって、ワイヤのねじれ回数が１５回以上であり、引張強度がそれぞれ２４００〜３０００Ｎ／ｍｍ²であり、耐久回数が１２万回以上である
操作用ステンレスワイヤ。

【請求項2】

前記操作用ステンレスワイヤはステンレス素線の撚り線であり、前記ステンレス素線は、引張強度がそれぞれ２５００〜２８００Ｎ／ｍｍ²である請求項１に記載の操作用ステンレスワイヤ。

【請求項3】

請求項１または２の操作用ステンレスワイヤを用いたウインドレギュレータ。

【請求項4】

請求項１または２の操作用ステンレスワイヤを用いたパーキングブレーキ。

【請求項5】

請求項１または２の操作用ステンレスワイヤを用いたフューエルリッドアクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は操作用ステンレスワイヤに関する。さらに詳しくは、耐久性に優れた操作用ステンレスワイヤに関する。

【背景技術】

【0002】

操作用ワイヤは、曲げ部分を設けるなどの配索自由度を確保した状態で操作部と操作対象物との間に配索され、操作部の操作に応じて引き若しくは押引きされて操作対象物に操作力を伝える。通常、ワイヤでは、ワイヤの引張強度が、引き操作における耐久性の代用特性としての物性値として、鋼線を用いたワイヤの配索状態での耐久性評価に相関性よく用いられていた。

【0003】

特許文献１には、複数本のワイヤを撚り合わせてなる心ストランドを複数本撚り合せた鋼心部と、この鋼心部の周囲に撚り合せられる複数本の側ストランドからなる側部と、を具備する高張力ワイヤロープにおいて、前記鋼心部の構成ワイヤは引張強度が１７６０±２０Ｎ／ｍｍ²のステンレス鋼線からなり、前記側部の構成ワイヤは引張強度が１８６０±２０Ｎ／ｍｍ²のステンレス鋼線からなり、前記鋼心部の伸びを前記側部の伸びと実質的に同等にすることを特徴とする高張力ワイヤロープが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−０９３０８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、ステンレスを素材に用いたワイヤにおいては鋼線とは異なって、引張強度と引き操作についての耐久性とが相関せず、引張強度の良いワイヤであっても耐久性が悪いものがある。そのため、ステンレス素線を用いたワイヤについては耐久性の良いステンレスワイヤを得ることは困難であった。そして、特許文献１に記載されたステンレス素線を用いたワイヤロープは、ワイヤの引張強度のみに着目しているため、充分な耐久性を有するステンレスワイヤは必ずしも得ることができない。そこで、本発明はかかる事情に鑑みて、ワイヤの引張強度のみに依存せずに耐久性に優れた操作用ステンレスワイヤを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の操作用ステンレスワイヤは、操作部と操作対象物との間に配索され、素材にステンレスを用いた操作用ステンレスワイヤであって、ワイヤのねじれ回数が１５回以上であることを特徴とする。

【0007】

前記操作用ステンレスワイヤはステンレス素線の撚り線であり、各ステンレス素線はねじれ回数がそれぞれ１０回以上であることが好ましい。

【0008】

前記ステンレス素線は、引張強度がそれぞれ２４００〜３０００Ｎ／ｍｍ²であることが好ましい。

【0009】

前記ステンレス素線は、引張強度がそれぞれ２５００〜２８００Ｎ／ｍｍ²であることが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

従来のステンレスワイヤにおいては、耐久性試験において３万回程度の耐久性であったが、本発明のステンレスワイヤを用いれば、１２万回以上の耐久性が得られ、繰り返しの操作が要求される部位においても問題なく使用することができる。さらに、本発明のステンレスワイヤは、耐久性が良好であるために、負荷荷重に対するワイヤの破断荷重に対応した径とする範囲内での小径化が可能であり、また、より曲げ半径の小さい曲げ配索に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の操作用ステンレスワイヤの構造の一例を示す断面図である。

【図2】ステンレスワイヤの引張強度と耐久回数の関係を示すグラフである。

【図3】ステンレスワイヤのねじれ回数と耐久回数の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照し、本発明の操作用ステンレスワイヤ（以下、単にワイヤという）を説明する。

【0013】

本発明のワイヤは、ワイヤに引き若しくは押引き操作を加えるために操作される操作部と、操作部が操作されることによりワイヤが引き若しくは押引きされ、ワイヤを介して操作部から離れた位置において操作される操作対象物との間に配索される。操作部および操作対象物は、ワイヤを操作することができ、また、ワイヤにより操作されるものであれば特に限定されない。本発明のワイヤは、ウインドレギュレータや、パーキングブレーキ、フューエルリッドアクチュエータ、バイクスクリーン等に用いることができる。また、本発明のワイヤは、車両以外の用途にも適用可能である。

【0014】

本発明のワイヤの構造の一例を図１に示す。図１に示されるワイヤ１は、心ストランド１１と、心ストランド１１のまわりの８本の側ストランド１２とが撚り合わされる、いわゆる複撚り構造を有している。心ストランド１１は、１９本の素線がウォーリントン撚りで撚り合わされ、側ストランド１２は、７本の素線が撚り合わされることによりそれぞれ構成されている（Ｗ（１９）＋８×７）。

【0015】

図１に示される実施形態では、心ストランド１１は、１本の心ストランド心素線１１ａの周囲に６本の心ストランド第１側素線１１ｂが配置され、隣接する２本の心ストランド第１側素線１１ｂ同士の間に、当該２本の心ストランド第１側素線１１ｂに接するように６本の心ストランド第２側素線１１ｃが配置されている。さらに、６本の心ストランド第２側素線１１ｃの間には、心ストランド第１側素線１１ｂより細径の６本の心ストランド第３側素線１１ｄが配置され、心ストランド第２側素線１１ｃと心ストランド第３側素線１１ｄとが１つの円に内接するように構成されている。側ストランド１２は、側ストランド心素線１２ａの周囲に６本の側ストランド側素線１２ｂが撚り合わされて形成されている。

【0016】

心ストランド１１および側ストランド１２の撚り方（Ｓ撚り、Ｚ撚り等）やピッチは、使用する用途に応じて適宜変更することができる。また、図１に示されるワイヤ１は、ウォーリントン型の平行撚り構造であるが、シール型、フィラー型、ウォーリントンシール型などでもよく、また交差撚りでもよい。さらに、用いられる素線の直径に差異が設けられているが、同じ直径であってもよい。また、図１では、複撚り構造のワイヤ１が示されているが、後述する効果と同等の効果を有することができる限りにおいて、他の複撚り構造や、単撚り構造とすることもできる。また、ワイヤ１に用いられる各素線の径や、ワイヤ１全体の径は、後述する効果を得られるものであれば、用いられる用途に応じて適宜変更が可能である。つまり、ワイヤ全体としては、基本的には、ワイヤ全体を構成する素線の耐久性に依存するために、当該素線の耐久性が向上すればそれだけ耐久性も向上するので、ステンレスワイヤの構造として選択の自由度が広がることとなるのである。

【0017】

本発明のワイヤ１は、素線の素材にステンレスを用いている。ステンレスとしては、オーステナイト系ステンレスであればよく、たとえば、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などが用いられ、これらのステンレス鋼材を伸線加工することにより、素線を得ることができる。

【0018】

本発明は、このような素材にステンレスを用いたワイヤにおいて、ワイヤ１のねじれ回数が１５回以上となるものを用いている。ここで、ワイヤ１の「ねじれ回数」とは、素線をその直径の１００倍長さの間隔を置いて固くつかみ、素線がたわまない程度に緊張させながら、一方方向にねじれ速度６０ｒｐｍで回転し、切断するまでのねじれ回数を求め、ワイヤ１に使用される全素線のねじれ回数の平均により求められる回数である。本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、このねじれ回数を１５回以上とすることにより、ワイヤ１の耐久性が顕著に向上することを見出した。本発明は、曲げ部分が設けられた操作部と操作対象物との間に配索されるワイヤの耐久性向上の指標として、従来は用いられていなかったねじれ回数に着目することによって、後述するように、従来の引張強度のみに着目したワイヤと比較して、顕著な耐久性を安定して得ることを実現したものである。特に、引張強度と引き操作についての耐久性とが相関しないステンレスを素材として用いたワイヤにおいて、本発明は、確実に耐久性を向上させ、しかも従来のワイヤと比較して顕著な耐久性を得ることを実現したものである。

【0019】

なお、上記ねじれ回数は、素線間でのねじれ回数のバラツキはあってもよいが、ワイヤ１に使用される各ステンレス素線はねじれ回数がそれぞれ１０回以上であることが好ましい。各素線のねじれ回数をそれぞれ１０回以上にすることにより、素線間のバラツキがなく、ワイヤ１内のバランスがよくなり、優れた耐久性を得ることができる。

【0020】

本発明のワイヤ１が顕著な耐久性を有する要因として、ワイヤ１に用いられるステンレスのオーステナイト組織とマルテンサイト組織の存在が関係していると考えられる。一般的に、オーステナイト系ステンレスは加工によって歪が加わると、加工誘起マルテンサイト変態が起こり、オーステナイト組織の一部がマルテンサイト組織に変態することが知られている。オーステナイト組織は、強度は比較的低いが延性があり、また、マルテンサイト組織は強度は高いが脆い。したがって、オーステナイト系ステンレスを加工すると、オーステナイト組織とマルテンサイト組織が共存することになるが、マルテンサイト組織の体積比率が高くなると延性は低下するが、強度は高くなる。すなわち、ワイヤ１が配索され押し引き操作が繰り返されると、曲げ部分で歪が加わってマルテンサイト組織が生成され、新たに生成された強度の高いマルテンサイト組織が局所的な変形を抑制するために、ワイヤ１にかかる負荷が分散され、ワイヤ１の耐久性が向上するものと考えられる。そして、ねじれ回数が１５回以上のワイヤ１は、このようにワイヤ１にかかる負荷を分散することができ、ワイヤ１の耐久性を向上させることを本発明者は見出したのである。

【0021】

ワイヤ１に使用されるステンレス素線は、引張強度がそれぞれ２４００〜３０００Ｎ／ｍｍ²であることが好ましく、２５００〜２８００Ｎ／ｍｍ²であることがさらに好ましいい。ワイヤ１の引張強度を２４００〜３０００Ｎ／ｍｍ²とすることにより、さらにワイヤ１の耐久性を向上させ、かつ、ワイヤ１を操作部と操作対象物との間で容易に配索することができる優れたワイヤを提供することができ、ワイヤ１の引張強度を２５００〜２８００Ｎ／ｍｍ²とすることにより、さらに耐久性を向上させることができる。引張強度が２４００Ｎ／ｍｍ²より小さいと、ワイヤ１の破断強度が低くなり、操作に耐えることができない。一方、引張強度が３０００Ｎ／ｍｍ²より大きいものは、オーステナイト系ステンレスでは製造は難しくなる。

【0022】

以上述べたように、従来のステンレスワイヤにおいては、耐久性試験において３万回程度の耐久性であったが、本発明の操作用ステンレスワイヤを用いれば１２万回以上においても問題なく使用することができる。

【0023】

また、本発明の操作用ステンレスワイヤは、耐久性が良好であるために、より曲げ半径の小さい曲げ配索に用いることができる。さらに、耐久性に優れているために、従来と同等の性能のワイヤとしての使用においては、ワイヤの径を小さくすることができ、省スペース・省資源とすることができる。

【実施例】

【0024】

以下、実施例および比較例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

【0025】

まず、実施例および比較例において測定したねじれ回数、引張強度、耐久性について説明する。

【0026】

（ねじれ回数）
ねじれ回数は、素線をその直径の１００倍長さの間隔を置いて固くつかみ、素線がたわまない程度に緊張させながら、一方方向にねじれ速度６０ｒｐｍで回転し、切断するまでのねじれ回数をカウントすることにより求めた。ワイヤのねじれ回数は、ワイヤを構成する全素線の平均値とした。

【0027】

（引張強度）
引張強度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠して行い、その破断荷重から引張強度を算出した。ワイヤの引張強度は、ワイヤを構成する全素線の平均値とした。

【0028】

（耐久性試験）
耐久性試験は、特開平５−２３０７８３に記載の「ローラーによる耐久テスト方法」と同様のテスト方法で測定した。すなわち、まず全長１００００ｍｍの試験対象のワイヤの一端に１０ｋｇのウェイトを連結し、ワイヤの他端はエアシリンダーに固定した。このワイヤを、ローラで９０°反転したのちもう一つのローラで１８０°反転状態となるようにし、ワイヤが所定ストローク移動した際にウェイトがストッパと当接して移動が停止されるように配索した。ローラについては、エアシリンダーが往復運動すればそれぞれ回動するようにし、下記ローラ条件のものを用いた。エアシリンダーを、ウェイトがストッパに付き当ってワイヤの張力が３５ｋｇｆになるまで力を発生するように動かした後に、その張力を０．５秒間保持し、その後反対方向に動かして、この往復運動を耐久性試験の１サイクルとした。このとき、ワイヤの往復運動の１ストロークは１００ｍｍ、速度は２０往復／分であり、ワイヤとローラとの接触部にはオレフィン系グリースを充分塗布した。前記エアシリンダーを、試験対象のワイヤが破断するまで往復運動を繰り返し、破断したときの往復運動のサイクル回数を耐久回数とした。
ローラ条件：溝底径３０ｍｍ、材質ナイロン６、溝底断面の内半径１．０ｍｍ、溝角度３０°

【0029】

（実施例１）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度３００ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度４０℃の条件で伸線加工して、直径が０．１３ｍｍ、０．１４ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．１６ｍｍ、０．１７ｍｍの素線を得た。これらの素線を撚り合わせて図１に示される構造を有する直径１．５ｍｍのワイヤを作製した。なお、図１における心ストランド心素線１１ａには、直径０．１７ｍｍの素線を用い、心ストランド第１側素線１１ｂには、直径０．１６ｍｍの素線を用い、心ストランド第２側素線１１ｃには、直径０．１７ｍｍの素線を用い、心ストランド第３側素線１１ｄには、直径０．１３ｍｍの素線を用い、側ストランド心素線１２ａには、直径０．１５ｍｍの素線を用い、側ストランド側素線１２ｂには、直径０．１４ｍｍの素線を用いた。

【0030】

（実施例２）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度３００ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度４５℃の条件で伸線加工した以外は、実施例１と同様の条件、構造でワイヤを作製し、実施例２のワイヤを得た。

【0031】

（実施例３）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度１５０ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度５０℃の条件で伸線加工した以外は、実施例１と同様の条件、構造でワイヤを作製し、実施例３のワイヤを得た。

【0032】

（実施例４）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度３００ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度２５℃の条件で伸線加工した以外は、実施例１と同様の条件、構造でワイヤを作製し、実施例４のワイヤを得た。

【0033】

（実施例５）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度６００ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度３５℃の条件で伸線加工した以外は、実施例１と同様の条件、構造でワイヤを作製し、実施例５のワイヤを得た。

【0034】

（実施例６）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度６００ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度４５℃の条件で伸線加工した以外は、実施例１と同様の条件、構造でワイヤを作製し、実施例６のワイヤを得た。

【0035】

（実施例７）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度６００ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度４０℃の条件で伸線加工した以外は、実施例１と同様の条件、構造でワイヤを作製し、実施例７のワイヤを得た。

【0036】

（実施例８）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度３００ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度３５℃の条件で伸線加工した以外は、実施例１と同様の条件、構造でワイヤを作製し、実施例８のワイヤを得た。

【0037】

（比較例１）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度１５０ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度１５℃の条件で伸線加工した以外は、実施例１と同様の条件、構造でワイヤを作製し、比較例１のワイヤを得た。

【0038】

（比較例２）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度３００ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度１５℃の条件で伸線加工した以外は、実施例１と同様の条件、構造でワイヤを作製し、比較例２のワイヤを得た。

【0039】

（比較例３）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度６００ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度１５℃の条件で伸線加工した以外は、実施例１と同様の条件、構造でワイヤを作製し、比較例３のワイヤを得た。

【0040】

（比較例４）
オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０２の鋼材を、伸線速度６００ｍ／ｍｉｎ、潤滑油温度２０℃の条件で伸線加工した以外は、実施例１と同様の条件、構造でワイヤを作製し、比較例４のワイヤを得た。

【0041】

上記実施例１〜８、比較例１〜４のワイヤについて、ワイヤを構成する全素線の平均のねじれ回数、および全素線の平均の引張強度は、以下の表１に示す値であった。また、実施例１〜８、比較例１〜４について上述の耐久性試験を行った。その結果を表１に示す。また、図２に、表１のデータに基づく引張強度と耐久回数の関係を示し、図３に、表１のデータに基づくねじれ回数と耐久回数の関係を示す。

【0042】

【表1】

【0043】

表１において実施例１〜８と比較例１〜４とを比較すると、ワイヤのねじれ回数が１５回以上であるいずれの実施例も１２万回以上の耐久回数を有し、比較例と比べて耐久回数が非常に多いことがわかる。特に、従来のウインドレギュレータ等に用いられるねじれ回数が４．５回、５回、６回の比較例のワイヤと比較して、いずれの実施例も３〜１４倍以上の耐久回数を有している。以上のことから、本実施例のワイヤは比較例のワイヤと比較して顕著に優れた耐久性を有していることがわかる。

【0044】

また、ワイヤのねじれ回数が１５回以上である実施例のうち実施例１、２、および４〜８は、引張強度が２５００〜２８００Ｎ／ｍｍ²の範囲内にあり、前述のねじれ回数が４．５回、５回、６回の比較例１〜４のワイヤと比較して３．７５〜１４倍以上の１５万回以上の耐久回数を有していることがわかる。このことから、ねじれ回数が１５回以上であり、かつ引張強度が２５００〜２８００Ｎ／ｍｍ²の範囲内にあるワイヤは、さらに顕著に優れた耐久性を有していることがわかる。

【0045】

次に、図２のグラフから、引張強度と耐久回数に明確な相関関係がないことがわかる。特に、比較例１〜４は、いずれの引張強度においても、耐久回数が実施例に比べて非常に少ないことがわかる。このことから、ワイヤの引張強度のみを制御しても、１２万回以上の耐久回数を得ることはできず、耐久性に優れたワイヤを安定して得ることができないことがわかる。一方、図３のグラフから、ねじれ回数の増加にともなって耐久回数が増加していることがわかる。引張強度の値に関らず、ねじれ回数が１５回以上であれば、耐久回数が１２万回以上得られていることがわかる。このことから、ワイヤのねじれ回数を制御することにより、１２万回以上の耐久回数を得ることができ、耐久性に優れたワイヤを得ることができることがわかる。さらに、図３のグラフから、ねじれ回数が同じ場合においては、引張強度が大きい方が耐久回数が多くなっていることがわかる。このことから、基本的にはワイヤのねじれ回数を１５回以上に制御することで十分に耐久性の優れたワイヤが得られるが、引張強度もあわせて制御することにより、さらに優れた耐久性を有するワイヤを得ることができることがわかる。

【符号の説明】

【0046】

１ 操作用ステンレスワイヤ
１１ 心ストランド
１１ａ 心ストランド心素線
１１ｂ 心ストランド第１側素線
１１ｃ 心ストランド第２側素線
１１ｄ 心ストランド第３側素線
１２ 側ストランド
１２ａ 側ストランド心素線
１２ｂ 側ストランド側素線

【図1】

【図2】

【図3】