JP2006006063A - 回転コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 必要とされるフラットケーブルの長さを大幅に短くしてコストの低減化が図れる回転コネクタを提供すること。
【解決手段】 外筒部５ａを有するステータ１に対して内筒部７ｂを有するロータ２を回転自在に連結し、これら外筒部５ａと内筒部７ｂ間に画成される環状空間９内にフラットケーブル３を反転した状態で収納すると共に、環状空間９内に合成樹脂製のホルダ４を回動自在に配置した回転コネクタにおいて、ホルダ４の環状平板部４ａ上に複数の中空筒状壁４ｂと補助壁４ｃを立設し、各中空筒状壁４ｂの内側を繋ぐ仮想内周面Ｐ１の中心を内筒部７ｂの中心に一致させると共に、各中空筒状壁４ｂの外側を繋ぐ仮想外周面Ｐ２を内筒部７ｂの中心に対して偏心させ、この仮想外周面Ｐ２の最大径部分にフラットケーブル３の反転部３ａが通過する開口１５を設けた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車のステアリング装置に組み込まれてエアーバッグシステム等の電気的接続手段として使用される回転コネクタに係り、特に、ロータとステータ間に画成される環状空間内にフラットケーブルが反転部を介して逆向きに巻回された回転コネクタに関するものである。

回転コネクタは、回転自在に連結された一対のハウジングの一方をロータ、他方をステータとして用い、これらロータとステータとの間にフラットケーブルを収納・巻回したものであり、自動車のステアリング装置のように回転数が有限であるハンドルに装着されたエアバッグシステム等の電気的接続手段として使用されている。前記フラットケーブルは複数の導体を担持した帯状体であり、このフラットケーブルを渦巻状に巻回した渦巻タイプと途中で反転して逆向きに巻回した反転タイプとが知られているが、後者の反転タイプの方が必要とされるフラットケーブルの長さを短くすることができる。

従来より、このような反転タイプの回転コネクタにおいて、ロータとステータ間に画成される環状空間内にフラットケーブルを途中で巻き方向を反転した状態で収納し、この環状空間内に複数のローラを軸支したホルダを回動自在に配置すると共に、フラットケーブルの反転部を１つのローラにループさせたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このように構成された回転コネクタでは、ロータがステータに対して正逆いずれかの方向へ回転すると、フラットケーブルがステータの外筒部から繰り出されてロータの内筒部に巻き締められたり、その反対にフラットケーブルが内筒部から繰り出されて外筒部に巻き戻される。その際、フラットケーブルの反転部はロータよりも少ない回転量だけ同方向へ移動し、この反転部に追従してホルダも同方向へ移動し、これらの移動量の約２倍の長さのフラットケーブルが外筒部または内筒部から繰り出される。また、ホルダに軸支された複数のローラによってフラットケーブルの径方向への動きが規制されるため、フラットケーブルを反転部の方向にスムーズに繰り出すことができる。
特開２００１−１２６８３６号公報（第２−３頁、図４）

この種の回転コネクタにおいては、トータルコスト中に占めるフラットケーブルの割合は非常に高く、必要とされるフラットケーブルの長さが短くなる程、コストを低減化することができるが、前述した従来の反転タイプの回転コネクタでは、渦巻タイプに比べてフラットケーブルの長さをせいぜい半分程度までしか短くできないため、このことがコストのさらなる低減化を妨げる大きな要因となっていた。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、必要とされるフラットケーブルの長さを大幅に短くしてコストの低減化が図れる回転コネクタを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の回転コネクタは、外筒部を有するステータと、このステータに回転自在に連結され、前記外筒部との間に環状空間を画成する内筒部が設けられたロータと、前記環状空間内に途中で巻き方向を反転した状態で収納され、その両端が前記内筒部および前記外筒部を介して外部に導出されたフラットケーブルと、前記環状空間内に回動自在に配置された合成樹脂製のホルダとを備え、前記ホルダに前記内筒部を包囲するように周方向に点在する複数の中空筒状壁を設け、これら中空筒状壁の内側を繋ぐ仮想内周面を前記内筒部とほぼ同心円状に設定すると共に、前記各中空筒状壁の外側を繋ぐ仮想外周面を前記内筒部の中心に対して偏心させ、この仮想外周面の最大径部分に前記フラットケーブルの反転部が通過する開口を設けた。

このように構成された回転コネクタにおいて、例えばフラットケーブルが内筒部の外壁に巻き締められた状態にある時にロータを正逆いずれか一方向へ回転すると、まずフラットケーブルが内筒部から繰り出されて外筒部の内壁に巻回された後、さらにロータを同方向へ回転することにより、外筒部の内壁側に巻回されたフラットケーブルがホルダに設けられた各中空筒状壁の外周面に巻回されて巻き戻し状態となる。これとは逆に、フラットケーブルが各中空筒状壁の外周面に巻き戻された状態からロータをいずれか他方向へ回転すると、まずフラットケーブルが各中空筒状壁から繰り出されて外筒部の内壁に巻回された後、さらにロータを同方向へ回転することにより、外筒部の内壁側に巻回されたフラットケーブルが内筒部の外壁に巻回されて巻き締め状態となる。すなわち、フラットケーブルは巻き締め状態から巻き戻し状態に至る途中で外筒部の内壁に一旦巻回されるが、巻き戻し状態でフラットケーブルは環状空間内に配置されたホルダの各中空筒状壁に巻回され、これら中空筒状壁の外側を繋ぐ仮想外周面の周方向に沿う全長は外筒部の内壁面の周方向に沿う全長に比べて十分に短いため、必要とされるフラットケーブルの長さを大幅に短くすることができる。しかも、フラットケーブルをガイドする各中空筒状壁を内部に合成樹脂材のない中空筒状体としたので、ホルダの軽量化と低コスト化を実現できると共に、ロータのスムーズな回転を実現できる。

上記の構成において、ホルダが外筒部の内径とほぼ同じ外径寸法の環状平板部を有し、この環状平板部上に各中空筒状壁が立設されていると、ホルダを環状空間内でスムーズに回動させることかできて好ましい。

また、上記の構成において、ホルダの各中空筒状壁の間にそれぞれ補助壁が設けられ、これら補助壁が各中空筒状壁の内側を繋ぐ仮想内周面上に配列されていると、フラットケーブルが各中空筒状壁の間を通って外側に膨出するのを各補助壁によって防止できるため、フラットケーブルをスムーズに巻き締めまたは巻き戻し動作できて好ましい。

本発明の回転コネクタは、ロータの内筒部とステータの外筒部との間の環状空間内に回動自在に配置された合成樹脂製のホルダに、内筒部を包囲するように周方向に点在する複数の中空筒状壁を設け、これら中空筒状壁の内側を繋ぐ仮想内周面を内筒部とほぼ同心円状に設定すると共に、各中空筒状壁の外側を繋ぐ仮想外周面を内筒部の中心に対して偏心させ、この仮想外周面の最大径部分にフラットケーブルの反転部が通過する開口を設けたので、ステータの外筒部に比べて小径な各中空筒状壁の仮想外周面にフラットケーブルが巻回されて巻き戻し状態となり、その分、必要とされるフラットケーブルの長さを大幅に短くすることができる。また、フラットケーブルをガイドする各中空筒状壁を内部に合成樹脂材のない中空筒状体としたので、ホルダの軽量化と低コスト化を実現できると共に、ロータのスムーズな回転を実現できる。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る回転コネクタの分解斜視図、図２は該回転コネクタの断面図、図３は該回転コネクタに備えられるホルダの平面図、図４は該回転コネクタの動作説明図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態例に係る回転コネクタは、ステータ１と、ステータ１に対して回転自在に連結されたロータ２と、これらステータ１とロータ２間を電気的に接続するフラットケーブル３と、ステータ１とロータ２間に回動自在に配置されたホルダ４とで概略構成されている。

ステータ１はステアリングコラムに固定される固定部材であり、このステータ１は合成樹脂製のケース５とカバー６とからなる。ケース５は外筒部５ａとその外壁から突出する蓋部５ｂとを有し、カバー６は底板部６ａとその外縁部から突出する下側収納部６ｂとを有している。底板部６ａの中央には円形のガイド孔６ｃが形成されており、これらケース５の下端とカバー６の外縁部をスナップ結合で一体化することにより、外筒部５ａの下部開口端が底板部６ａで塞がれると共に、下側収納部６ｂの上部開口端が蓋部５ｂで塞がれるようになっている。

ロータ２はハンドル側に連結される可動部材であり、このロータ２は合成樹脂製の上部ロータ７と下部ロータ８とからなる。上部ロータ７は環状の天板部７ａとその中央から垂下する内筒部７ｂとを有し、天板部７ａの上面には上側収納部７ｃが立設されている。内筒部７ｂはステアリングシャフトに挿通できる程度の内径寸法を有し、この内筒部７ｂの内周面に下部ロータ８が一体化されている。下部ロータ８は鍔部８ａを有する筒状体であり、この下部ロータ８をカバー６のガイド孔６ｃから挿入して内筒部７ｂにスナップ結合することにより、ロータ２がステータ１に対して回転自在に連結されるようになっている。そして、かかる連結状態において、ステータ１側の外筒部５ａおよび底板部６ａとロータ２側の天板部７ａおよび内筒部７ｂとにより、平面視リング状の環状空間９が画成されている。

フラットケーブル３は互いに平行な複数の導体を一対の絶縁フィルムでラミネートした帯状体からなり、このフラットケーブル３は環状空間９内にＵ字状の反転部３ａを介して逆向きに収納されている。フラットケーブル３の両端にはリードブロック１０，１１がそれぞれ接続されている。一方のリードブロック１０はカバー６の下側収納部６ｂ内に固定され、このリードブロック１０には先端に外部コネクタ１２ａを有するリード線１２が接続されている。また、他方のリードブロック１１は上部ロータ７の上側収納部７ｃ内に固定され、このリードブロック１１には先端に外部コネクタ１３ａを有するリード線１３が接続されている。

ホルダ４は、カバー６の底板部６ａ上に載置された環状平板部４ａと、この環状平板部４ａ上に立設された複数の中空筒状壁４ｂおよび補助壁４ｃと、同じく環状平板部４ａ上に立設された円筒状の支軸４ｄとを有し、これらは合成樹脂で一体成形されている。環状平板部４ａは外筒部５ａの内径とほぼ同じ外径寸法を有し、この環状平板部４ａの中央部には円形のセンタ孔４ｅが穿設されている。このセンタ孔４ｅは内筒部７ｂの下部外周面に挿入されており、ホルダ４は内筒部７ｂに摺接しながら環状空間９内を回動できるようになっている。また、環状平板部４ａの下面には突部４ｆが形成されており、この突部４ｆによって環状平板部４ａと底板部６ａとの間の摺動抵抗が減じられている。

各中空筒状壁４ｂは環状平板部４ａのセンタ孔４ｅを包囲するように点在して配列されており、各補助壁４ｃは周方向に隣接する一対の中空筒状壁４ｂ間に位置するように配列されている。図３に示すように、各中空筒状壁４ｂの内側を繋ぐ仮想内周面をＰ１とすると、この仮想内周面Ｐ１の中心はセンタ孔４ｅの中心（すなわち内筒部７ｂの中心）Ｏに一致しており、各補助壁４ｃも仮想内周面Ｐ１上に配列されている。ただし、各中空筒状壁４ｂの外側を繋ぐ仮想外周面をＰ２とすると、この仮想外周面Ｐ２の中心はセンタ孔４ｅの中心（内筒部７ｂの中心）Ｏに対して偏心しており、支軸４ｄは仮想外周面Ｐ２の最大径部分（中心Ｏまでの距離が最も長い部分）に立設されている。この支軸４ｄにはローラ１４が回転自在に支持されており、前述したフラットケーブル３の反転部３ａはローラ１４とそれに対向する中空筒状壁４ｂの側面間の開口１５内に位置するようになっている。したがって、ロータ２の回転中心から各中空筒状壁４ｂの外側を繋ぐ仮想外周面Ｐ２まで距離は、ローラ１４が支持された開口１５の近傍部分が最も大きく、ローラ１４と１８０度対向する部分が最小となっている。

次に、このように構成された回転コネクタの動作を主として図４に基づいて説明する。なお、図４中において、外筒部５ａや内筒部７ｂを含むステータ１とロータ２は省略してある。

図４（ａ）はフラットケーブル３の殆どが内筒部７ｂの外壁に巻回された巻き締め状態を示し、この巻き締め状態からロータ２を反時計回り方向（矢印Ａ方向）へ回転すると、フラットケーブル３の反転部３ａがロータ２よりも少ない回転量だけ反時計回り方向へ移動するため、この反転部３ａに追従してローラ１４とホルダ４も反時計回り方向へ移動し、図４（ｂ）に示すように、これらの移動量の約２倍のフラットケーブル３が内筒部７ｂ側から繰り出されて外筒部５ａの内壁に巻回される。この場合、周方向に隣接する各中空筒状壁４ｂの間にそれぞれ補助壁４ｃが介設され、これら補助壁４ｃは各中空筒状壁４ｂの内側を繋ぐ仮想内周面Ｐ１上に配列されているため、内筒部７ｂ側から繰り出されたフラットケーブル３が各中空筒状壁４ｂの間を通って外側に膨出することはなく、フラットケーブル３は開口１５を通って外筒部５ａ側へ確実に繰り出される。そして、さらにロータ２を反時計回り方向へ回転すると、図４（ｃ）に示すように、フラットケーブル３が外筒部５ａ側から繰り出されてホルダ４の各中空筒状壁４ｂの外周面（すなわち仮想外周面Ｐ２）に巻回され、最終的にフラットケーブル３の殆どが各中空筒状壁４ｂの外周面に巻回された巻き戻し状態となる。

上記とは逆に、図４（ｃ）に示す巻き戻し状態からロータ２を時計回り方向（矢印Ｂ方向）へ回転すると、フラットケーブル３は各中空筒状壁４ｂの外周面側から繰り出されて外筒部５ａの内壁に巻回された後、ロータ２を時計回り方向へさらに回転することにより、図４（ａ）に示すように、フラットケーブル３の殆どが内筒部７ｂの外壁に巻回された巻き締め状態となる。

このように、本実施形態例に係る回転コネクタでは、フラットケーブル３が図４（ａ）に示す巻き締め状態または図４（ｃ）図に示す巻き戻し状態となる途中で、図４（ｂ）に示すように、フラットケーブル３はホルダ４の外側に位置する外筒部５ａに一旦巻回され、この外筒部５ａの内壁面の円周に比べて各中空筒状壁４ｂの外側を繋いだ仮想外周面Ｐ２の円周が十分に短いため、必要とされるフラットケーブル３の長さを大幅に短くすることができる。

かかるフラットケーブル３の短縮効果について図５を参照して説明すると、図５（ａ）はフラットケーブルを外筒部に巻回して巻き戻し状態とする従来タイプの回転コネクタ、図５（ｂ）はフラットケーブルをホルダの各中空筒状壁に巻回して巻き戻し状態とする本実施形態例に係る回転コネクタであり、これら両回転コネクタにおいて、フラットケーブルの経路の内径（巻き締め状態の径寸法）をｒ、フラットケーブルの経路の外径（巻き戻し状態の径寸法）をＲ、ロータの有限回転数をＮとすると、必要とされるフラットケーブル３の長さＬは、（Ｌ／ｒπ）＋（Ｌ／Ｒπ）＝Ｎより、
Ｌ＝ｒＲ×Ｎπ／（ｒ＋Ｒ）……（１）
として与えられる。ここで、内径ｒはロータの内筒部の外径に相当し、この内筒部がステアリングシャフトに挿通される構造上、内径ｒについては図５（ａ）に示す回転コネクタと図５（ｂ）に示す回転コネクタは同じである。また、外径Ｒについては、図５（ａ）に示す回転コネクタの場合、外径Ｒに相当するのは外筒部の内径であるが、図５（ｂ）に示す回転コネクタの場合、外径Ｒに相当するのは仮想外周面Ｐ２の外径であって外筒部の内径に比べて小さくなっている。したがって、上記（１）式から明らかなように、図５（ａ）に示す従来例に比べて図５（ｂ）に示す本実施形態例の方が外径Ｒが格段に小さくなり、ロータ２の有限回転数Ｎを一定に確保した上でフラットケーブル３の長さＬを短くすることができる。例えば、外筒部の内径を５０ｍｍ、内筒部の外径を１００ｍｍ、仮想外周面Ｐ２の外径を７０ｍｍ、ロータの有限回転数を６回とすると、従来タイプの回転コネクタの場合、上記（１）式にｒ＝５０ｍｍ，Ｒ＝１００ｍｍ，Ｎ＝６を代入するとＬ＝６２８ｍｍとなる。これに対し、本実施形態例の回転コネクタの場合、上記（１）式にｒ＝５０ｍｍ，Ｒ＝７０ｍｍ，Ｎ＝６を代入するとＬ＝５４９．５ｍｍとなり、必要とされるフラットケーブル３の長さＬを７８．５ｍｍも短縮できる。

なお、上記実施形態例では、１枚のフラットケーブルを用いた回転コネクタについて説明したが、２枚のフラットケーブルを重ねて用いた２重巻きタイプの回転コネクタに本発明を適用できることはいうまでもない。

本発明の実施形態例に係る回転コネクタの分解斜視図である。 該回転コネクタの断面図である。 該回転コネクタに備えられるホルダの平面図である。 該回転コネクタの動作説明図である。 フラットケーブルの短縮効果の比較例を示す説明図である。

符号の説明

１ ステータ
２ ロータ
３ フラットケーブル
３ａ 反転部
４ ホルダ
４ａ 環状平板部
４ｂ 中空筒状壁
４ｃ 補助壁
４ｄ 支軸
４ｅ センタ孔
５ ケース
５ａ 外筒部
６ カバー
６ａ 底板部
７ 上部ロータ
７ａ 天板部
７ｂ 内筒部
８ 下部ロータ
９ 環状空間
１４ ローラ
１５ 開口
Ｐ１ 仮想内周面
Ｐ２ 仮想外周面

Claims (3)

1. 外筒部を有するステータと、このステータに回転自在に連結され、前記外筒部との間に環状空間を画成する内筒部が設けられたロータと、前記環状空間内に途中で巻き方向を反転した状態で収納され、その両端が前記内筒部および前記外筒部を介して外部に導出されたフラットケーブルと、前記環状空間内に回動自在に配置された合成樹脂製のホルダとを備え、
   前記ホルダに前記内筒部を包囲するように周方向に点在する複数の中空筒状壁を設け、これら中空筒状壁の内側を繋ぐ仮想内周面を前記内筒部とほぼ同心円状に設定すると共に、前記各中空筒状壁の外側を繋ぐ仮想外周面を前記内筒部の中心に対して偏心させ、この仮想外周面の最大径部分に前記フラットケーブルの反転部が通過する開口を設けたことを特徴とする回転コネクタ。
2. 請求項１の記載において、前記ホルダが前記外筒部の内径とほぼ同じ外径寸法の環状平板部を有し、この環状平板部上に前記各中空筒状壁が立設されていることを特徴とする回転コネクタ。
3. 請求項１または２の記載において、前記ホルダの前記各中空筒状壁の間にそれぞれ補助壁が設けられ、これら補助壁が前記仮想内周面上に配列されていることを特徴とする回転コネクタ。
   

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