JP2006040577A - 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内に回動自在に配置したガイド体４にフラットケーブル３の反転部３ａが通過する開口１５を設けた回転コネクタにおいて、ガイド体４を内筒部７ｂと同心円状に延びる内壁面４ａに対して偏心した外壁面４ｂを有する平面視Ｃ字形状となし、このガイド体４の最大径部分に開口１５を設けると共に、ガイド体４の内壁面４ａ下端に突部４ｃを形成し、この突部４ｃをステータ１の底板部６ａに形成した円環状のガイド溝部６ｄに摺動自在に係合した。
【選択図】 図２

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ガイド体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ガイド体も同方向へ移動し、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、ガイド体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、底板部および外筒部を有するステータと、天板部および内筒部を有して前記ステータに回転自在に連結されたロータと、これらステータおよびロータ間に画成された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ガイド体とを備え、前記ガイド体が前記内筒部と同心円状に延びる内壁面に対して偏心した外壁面を有する平面視Ｃ字形状をなし、このガイド体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ると共に、該ガイド体の前記内壁面の下端から突出する突部を前記底板部に形成した円環状のガイド溝部に摺動自在に係合する構成とした。

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周面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開口を通って外筒部側へと繰り出された後、さらにロータを同方向へ回転することにより、外筒部側に繰り出されたフラットケーブルがガイド体の外壁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ガイド体の外壁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ガイド体の外壁面から外筒部側に繰り出された後、さらにロータを同方向へ回転することにより、外筒部側に繰り出されたフラットケーブルが開口を通って内筒部の外周面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側に一旦繰り出されるが、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ガイド体の外画面に巻回され、このガイド体の外壁面の周方向に沿う全長は外筒部の内周面の円周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、ガイド体を円筒状の内壁面に対して外壁面が偏心する平面視Ｃ字形状に形成し、このガイド体の内壁面下端から突出する突部をステータの底板部に形成した円環状のガイド溝部に摺動自在に係合したので、ガイド体の軽量化を図りつつガイド体のスムーズな回動を実現できる。

上記の構成において、前記突部はガイド体の内壁面全体に沿って連続的に形成したものでも良く、あるいは複数の突部をガイド体の内壁面に沿って間欠的に点在させたものでも良い。

また、上記の構成において、前記ガイド体の内壁面と外壁面との間に凹状の空洞部を形成すると、ガイド体をより一層軽量化することができて好ましい。

また、上記の構成において、前記ガイド体の上端とロータの天板部との少なくとも一方に両者を互いに離反する方向へ付勢する弾性付勢部を設けると、ロータの回転軸方向に外部振動が作用した場合でも、ガイド体が環状空間内で上下動しようとする動きが弾性付勢部によって抑制されるため、ガイド体が天板部に衝突して発生する異音を低減することができて好ましい。この場合において、弾性付勢部がガイド体の内壁面上端に一体形成された複数の弾性舌片からなり、これら弾性舌片の自由端を天板部の下面に弾接させると、構造の簡単な弾性付勢部を実現できて好ましい。

本発明の回転コネクタは、ステータが有する底板部および外筒部とロータが有する天板部および内筒部との間に環状空間を画成し、この環状空間内に回動自在に配置されたガイド体を内筒部と同心円状に延びる内壁面に対して偏心した外壁面を有する平面視Ｃ字形状となし、このガイド体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ると共に、該ガイド体の内壁面の下端から突出する突部を底板部に形成した円環状のガイド溝部に摺動自在に係合したので、ステータの外筒部に比べて小径のガイド体の外壁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、ガイド体を円筒状の内壁面に対して外壁面が偏心する平面視Ｃ字形状に形成し、このガイド体の内壁面下端から突出する突部をステータの底板部に形成した円環状のガイド溝部に摺動自在に係合したので、ガイド体の軽量化を図りつつガイド体のスムーズな回動を実現できる。

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ガイド体の斜視図、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ガイド体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の中央には円形のセンタ孔６ｃが穿設されており、このセンタ孔６ｃの周囲には円環状のガイド溝部６ｄが形成されている。そして、これらケース５の下端とカバー６の外縁部と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のセンタ孔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。

合成樹脂製のガイド体４は全体的に平面視Ｃ字形状に成形されており、その中央部に平面視円形の貫通孔１４が形成されている。この貫通孔１４は内筒部７ｂの外周面に挿入されており、ガイド体４はカバー６の底板部６ａに載置されて環状空間９内を回動できるようになっている。このガイド体４の内壁面４ａは貫通孔１４と同心円の円周面となっているが、ガイド体４の外壁面４ｂは貫通孔１４の中心に対して大きく偏心しており、その偏心量の最も大きい部分で内壁面４ａと外壁面４ｂは開口１５を介して連通している。すなわち、ロータ２の回転中心からガイド体４の外壁面４ｂまで距離は他の部分に比べて開口１５の近傍で最も大きくなっており、この開口１５内に前述したフラットケーブル３の反転部３ａは位置している（図４参照）。また、ガイド体４の内壁面４ａの下端に突部４ｃが形成されており、この突部４ｃはカバー６の底板部６ａに形成されたガイド溝部６ｄに摺動自在に挿入されている。さらに、ガイド体４の内壁面４ａと外壁面４ｂとの間に凹状の空洞部４ｄが形成されており、この空洞部４ｄによってガイド体４全体の軽量化が図られている。

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の外周面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、開口１５内に位置するフラットケーブル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に追従してガイド体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からガイド体４の開口１５を通って外筒部５ａの内周面側へ繰り出される。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から繰り出されてガイド体４の外壁面４ｂに巻回され、最終的にフラットケーブル３の殆どがガイド体４の外壁面４ｂ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はガイド体４の外壁面４ｂから外筒部５ａの内周面側に繰り出された後、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の外周面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はガイド体４よりも外側に位置する外筒部５ａの内周面側に一旦巻回され、この外筒部５ａの内周面の円周長に比べてガイド体４の外壁面４ｂの円周長が十分に短いため、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。また、ガイド体４を円筒状の内壁面４ａに対して外壁面４ｂが偏心する平面視Ｃ字形状に形成し、このガイド体４の内壁面４ａ下端から突出する突部４ｃを底板部６ａに形成した円環状のガイド溝部６ｄに摺動自在に係合させたので、ガイド体４の径寸法を短くして軽量化を図りつつ、ガイド体４を環状空間９内でスムーズに回動させることができる。なお、本実施形態例の場合、ガイド体４の内壁面４ａの下端全体に突部４ｃを連続形成してあるが、内壁面４ａの下端に沿って間欠的に点在させた複数の突部４ｃであっても良い。

上述したフラットケーブル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ガイド体の外壁面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寸法に相当し、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寸法であるが、図５（ｂ）に示す回転コネクタの場合、外径Ｒに相当するのはガイド体の外径寸法であって外筒部の内径寸法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、内筒部の外径寸法を５０ｍｍ、外筒部の内径寸法を１００ｍｍ、ガイド体の外径寸法を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。

図６はガイド体４の変形例を示す斜視図であり、このガイド体４の内壁面４ａ上端には複数の弾性舌片４ｅが片持ち梁状に一体形成されている。これら弾性舌片４ｅは内壁面４ａの円周方向に沿って少なくとも３個以上、例えば１２０度の等間隔を保って３個形成されており、その先端（自由端）は内壁面４ａの上端から突出して半球状の曲面部となっている。図７に示すように、各弾性舌片４ｅの曲面部は上部ロータ７の天板部７ａの下面に弾接されているため、その反力によってガイド体４は底板部６ａの上面側に弾性付勢され、ガイド体４の内壁面４ａ下端に形成した突部４ｃはガイド溝部６ｄの内底面に圧接されている。したがって、外部からロータ２の回転軸方向に振動が作用したときにも、ガイド体４が環状空間９内で上下動しようとする動きが各弾性舌片４ｅの弾性付勢力によって抑制され、その結果、ガイド体４の上端が天板部７ａの下面に勢い良く衝突することが防止され、その衝突に起因する異音の発生を低減することができる。

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ガイド体の斜視図である。 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。 ガイド体の変形例を示す斜視図である。 該ガイド体に備えられる弾性舌片の説明図である。

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 ガイド体
４ａ 内壁面
４ｂ 外壁面
４ｃ 突部
４ｄ 空洞部
４ｅ 弾性舌片
５ ケース
５ａ 外筒部
６ カバー
６ａ 底板部
６ｃ センタ孔
６ｄ ガイド溝部
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 貫通孔
１５ 開口

Claims (5)

1. 底板部および外筒部を有するステータと、天板部および内筒部を有して前記ステータに回転自在に連結されたロータと、これらステータおよびロータ間に画成された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ガイド体とを備え、
   前記ガイド体が前記内筒部と同心円状に延びる内壁面に対して偏心した外壁面を有する平面視Ｃ字形状をなし、このガイド体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ると共に、該ガイド体の前記内壁面の下端から突出する突部を前記底板部に形成した円環状のガイド溝部に摺動自在に係合し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、前記突部を前記ガイド体の前記内壁面に沿って連続的または間欠的に形成した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、前記ガイド体の前記内壁面と前記外壁面との間に凹状の空洞部を形成したことを特徴とする回転コネクタ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記ガイド体の上端と前記天板部との少なくとも一方に両者を互いに離反する方向へ付勢する弾性付勢部を設けたことを特徴とする回転コネクタ。
5. 請求項４の記載において、前記弾性付勢部が前記ガイド体の前記内壁面上端に一体形成された複数の弾性舌片からなり、これら弾性舌片の自由端を前記天板部の下面に弾接させたことを特徴とする回転コネクタ。
   

Images