JP2006216370A - 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を有するステータに対して内筒部７ｂを有するロータ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内に２枚のフラットケーブル３Ａ，３Ｂを反転した状態で収納すると共に、環状空間内にホルダ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上に両フラットケーブル３Ａ，３Ｂの反転部３ａが通過する開口部を有するガイド壁４ｂを立設し、このガイド壁４ｂの内壁面を内筒部７ｂを包囲するように円筒状に形成すると共に、ロータの回転中心からガイド壁４ｂの外壁面までの距離が他の部分に比べて両開口部１１の近傍で大きくなるように設定する。
【選択図】 図１

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複数枚の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複数枚の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、各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、各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、その反対に各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、複数枚の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、複数枚の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２０００−１５００９８号公報（第４−５頁、図１）

ところで、この種の複数枚のフラットケーブルを用いた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。しかしながら、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１枚当たりの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、その両端部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複数枚のフラットケーブルと、これらフラットケーブルの反転部が通過する開口部を有し、前記環状空間内に回動自在に配置されたホルダとを備え、前記ホルダに前記開口部を有するガイド壁を設け、このガイド壁の内壁面を前記内筒部を包囲するように円筒状に形成すると共に、前記ロータの回転中心から前記ガイド壁の外壁面までの距離が他の部分に比べて前記開口部の形成部位で大きくなるように設定し、かつ、前記各フラットケーブルの内側端部を個別のジョイント部に接続し、これらジョイント部を周方向の異なる位置で前記ロータに固定して外部へ電気的に導出させるように構成した。

このように構成された回転コネクタにおいて、例えば複数枚の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、まず各フラットケーブルが内筒部の外周面からホルダの開口部を通って外筒部の内周面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、外筒部の内周面側に繰り出された各フラットケーブルがホルダに設けられたガイド壁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、複数枚のフラットケーブルがガイド壁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、まず各フラットケーブルがガイド壁の外壁面から外筒部の内周面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、外筒部の内周面側に繰り出された各フラットケーブルがホルダの開口部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、複数枚の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周面側に一旦繰り出されるが、巻き戻し状態で各フラットケーブルは環状空間内に配置されたホルダのガイド壁に巻回され、このガイド壁の外壁面の周方向に沿う全長は外筒部の内周面の円周方向に沿う全長に比べて十分に短いため、必要とされる各フラットケーブルの長さを大幅に短くすることができ、多回路化と低コストに好適な回転コネクタを実現できる。また、複数枚のフラットケーブルの内側端部に接続された個別のジョイント部が半径方向に重ならないようにロータに配置されるため、回転コネクタの外形寸法を小さくすることができると共に、各ジョイント部に外部コネクタを接続する際の作業性を高めることができる。

上記の構成において、各フラットケーブルの反転部を共通の開口部に通過させても良いが、ガイド壁に複数の開口部を互いに近接した位置に形成し、これら開口部に各フラットケーブルの反転部をそれぞれ個別に通過させることが好ましい。また、ホルダに外筒部の内径とほぼ同じ外径寸法の環状平板部を設け、この環状平板部上にガイド壁を立設すると、ホルダを環状空間内でスムーズに回動できて好ましい。

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ホルダに開口部を有するガイド壁を設け、このガイド壁の内壁面を内筒部を包囲するように円筒状に形成すると共に、ロータの回転中心からガイド壁の外壁面までの距離が他の部分に比べて開口部の近傍で大きくなるように設定し、複数枚のフラットケーブルの反転部を開口部内に配置させたので、ステータの外筒部に比べて小径のガイド壁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、必要とされる各フラットケーブルの長さを大幅に短くすることができ、多回路化と低コスト化を実現することができる。また、各フラットケーブルの内側端部に接続された個別のジョイント部が半径方向に重ならないようにロータに配置されるため、回転コネクタの外形寸法を小さくすることができると共に、各ジョイント部に外部コネクタを接続する際の作業性を高めることができる。

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２枚のフラットケーブル３Ａ，３Ｂ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の中央部にはガイド孔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の上面には一対の上側収納部７ｃが周方向に所定間隔を保って立設されている。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。

２枚のフラットケーブル３Ａ，３Ｂはいずれも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、これら両フラットケーブル３Ａ，３Ｂは重ねられた状態で環状空間９内にＵ字状の反転部３ａ，３ａを介して逆向きに収納されている。両フラットケーブル３Ａ，３Ｂの一端部には共通の外側リードブロック１０を介して一対のリード線１１，１１が接続されており、この外側リードブロック１０はカバー６の下側収納部６ｂ内に固定されている。両リード線１１，１１は先端にコネクタ部１１ａ，１１ａを有しており、これらコネクタ部１１ａ，１１ａは図示せぬ外部コネクタを介して車体側の制御部に接続されるようになっている。また、両フラットケーブル３Ａ，３Ｂの他端部にはジョイント部である個別の内側リードブロック１２，１２を介して一対のリード線１３，１３が接続されており、これら両内側リードブロック１２は上部ロータ７の天板部７ａに周方向へ位置ずれして立設された一対の上側収納部７ｃ内にそれぞれ固定されている。両リード線１３，１３は先端にコネクタ部１３ａ，１３ａを有し、これらコネクタ１３ａ，１３ａ部は図示せぬ外部コネクタを介してハンドル側のエアーバッグ回路やホーン回路等に接続されるようになっている。ここで、両フラットケーブル３Ａ，３Ｂの外側リードブロック１０から内側リードブロック１２，１２に至る全長は若干異なっており、本実施形態例の場合、全長が短い方のフラットケーブル３Ａにエアーバッグ回路用の導体が担持され、全長が長い方のフラットケーブル３Ｂにホーン回路用等の他の導体が担持されている。

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上に立設されたガイド壁４ｂと支軸４ｃおよび隔壁４ｇ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の内径寸法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貫通孔４ｄが穿設されている。この貫通孔４ｄ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。一方、ガイド壁４ｂは内筒部７ｂを包囲するように環状平板部４ａ上に立設されており、その内壁面は貫通孔４ｄとほぼ同心円の円筒状に形成されているが、外壁面は貫通孔４ｄに対して大きく偏心した円筒状に形成されている。また、ガイド壁４ｂの一部は環状平板部４ａ上で切り欠かれており、この切欠部内に支軸４ｃと隔壁４ｇが立設されている。そして、支軸４ｃにローラ１４が回転自在に支持され、このローラ１４とそれに対向する隔壁４ｇとの間に開口部１５が形成されると共に、隔壁４ｇとそれに対向するガイド壁４ｂの側面との間に別の開口部１６が形成されている（図４参照）。これら開口部１５，１６はガイド壁４ｂの内壁面と外壁面を半円弧状に繋ぐスリットであり、前述したフラットケーブル３Ａ，３Ｂの反転部３ａ，３ａはそれぞれ開口部１５，１６内に位置している。したがって、ロータ２の回転中心からガイド壁４ｂの外壁面まで距離は、ローラ１４を含めた両開口部１５，１６の近傍が最も大きく、ローラ１４や両開口部１５，１６と１８０度対向する部分が最小となっている。なお、環状平板部４ａの下面には底板部６ａとの摺動抵抗を少なくするための複数の突部４ｄが形成されており（図２参照）、また、ガイド壁４ｂの内壁面と外壁面との間にはホルダ４全体の軽量化を図るための凹状の空洞部４ｆが形成されている。

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）は両フラットケーブル３Ａ，３Ｂ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、フラットケーブル３Ａ，３Ｂの反転部３ａ，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，３ａに追従してホルダ４も反時計回り方向へ移動し、図４（ｂ）に示すように、ホルダ４の移動量の約２倍のフラットケーブル３Ａ，３Ｂが内筒部７ｂの外周面からホルダ４の開口部１５，１６を通って外筒部５ａの内周面側へと繰り出される。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３Ａ，３Ｂが外筒部５ａ側から繰り出されてホルダ４のガイド壁４ｂの外壁面に巻回され、最終的にフラットケーブル３Ａ，３Ｂの殆どがガイド壁４ｂの外壁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３Ａ，３Ｂはガイド壁４ｂの外壁面から外筒部５ａの内周面側へ繰り出された後、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３Ａ，３Ｂの殆どがホルダ４の開口部１５，１６を通って内筒部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、両フラットケーブル３Ａ，３Ｂが図４（ａ）に示す巻き締め状態または図４（ｃ）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３Ａ，３Ｂはホルダ４のガイド壁４ｂよりも外側に位置する外筒部５ａの内周面側に一旦繰り出され、この外筒部５ａの内周面の円周長に比べてガイド壁４ｂの外壁面の円周長が十分に短いため、必要とされる両フラットケーブル３Ａ，３Ｂの長さを大幅に短くすることができ、多回路化に好適な回転コネクタを低コストにて実現できる。また、フラットケーブル３Ａ，３Ｂの内側端部をジョイント部である個別の内側リードブロック１２，１２に接続し、これら内側リードブロック１２，１２を上部ロータ７の天板部７ａに周方向へ位置ずれして立設された一対の上側収納部７ｃ内にそれぞれ固定したので、設置スペースが限られている上部ロータ７に対して両内側リードブロック１２，１２を半径方向に重ならないように配置することができ、その分、回転コネクタの外形寸法を小さくすることができると共に、両内側リードブロック１２，１２から導出するコネクタ部１３ａ，１３に対してハンドル側の外部コネクタを容易に接続することができる。さらに、両フラットケーブル３Ａ，３Ｂの外側リードブロック１０から内側リードブロック１２，１２に至る全長を若干異ならせ、全長が短い方のフラットケーブル３Ａにエアーバッグ回路用の導体が担持させたので、万一、回転コネクタがステアリング装置に対して誤組み付けされた場合に、短い方のフラットケーブル３Ａが優先的に切断され易くなっている。したがって、誤組み付けに起因するエアーバッグ回路の断線や接続不良を迅速かつ確実に知ることができ、不正なエアーバッグ回路を搭載した自動車が市場に供給されるのを未然に防止することができる。

上記したフラットケーブル３Ａ，３Ｂ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側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ガイド壁の外壁面側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、便宜上、１枚のフラットケーブルのみを示している。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壁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３Ａ，３Ｂ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、ガイド壁の外径寸法を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３Ａ，３Ｂの長さＬを７８．５ｍｍも短縮できる。

なお、上記実施形態例では、２枚のフラットケーブル３Ａ，３Ｂの外側端部を共通の外側リードブロック１０に接続した場合について説明したが、内側リードブロック１２，１２と同様に、２枚のフラットケーブル３Ａ，３Ｂ毎に個々の外側リードブロックを接続するようにしても良い。

また、上記実施形態例では、２枚のフラットケーブル３Ａ，３Ｂに対して同一構成の内側リードブロック１２とリード線１３およびコネクタ１３ａを用いた場合について説明したが、これらは両フラットケーブル３Ａ，３Ｂに対して大きさや形状等が異なるものであっても良い。

また、上記実施形態例では、２枚のフラットケーブル３Ａ，３Ｂを重ねて用いた回転コネクタについて説明したが、３枚以上のフラットケーブルを重ねて用いた多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。

符号の説明

１ ステータ
２ ロータ
３Ａ，３Ｂ フラットケーブル
３ａ 反転部
４ ホルダ
４ａ 環状平板部
４ｂ ガイド壁
４ｃ 支軸
４ｄ 貫通孔
４ｇ 隔壁
５ ケース
５ａ 外筒部
６ カバー
６ａ 底板部
６ｂ 下側収納部
７ 上部ロータ
７ａ 天板部
７ｂ 内筒部
７ｃ 上側収納部
８ 下部ロータ
９ 環状空間
１０ 外側リードブロック
１１，１３ リード線
１１ａ，１３ａ コネクタ部
１２ 内側リードブロック
１４ ローラ
１５，１６ 開口部

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、その両端部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複数枚のフラットケーブルと、これらフラットケーブルの反転部が通過する開口部を有し、前記環状空間内に回動自在に配置されたホルダとを備え、
   前記ホルダに前記開口部を有するガイド壁を設け、このガイド壁の内壁面を前記内筒部を包囲するように円筒状に形成すると共に、前記ロータの回転中心から前記ガイド壁の外壁面までの距離が他の部分に比べて前記開口部の形成部位で大きくなるように設定し、かつ、前記各フラットケーブルの内側端部を個別のジョイント部に接続し、これらジョイント部を周方向の異なる位置で前記ロータに固定して外部へ電気的に導出させ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、前記ガイド壁に複数の前記開口部を互いに近接した位置に形成し、これら開口部に前記各フラットケーブルの反転部をそれぞれ個別に通過させるように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、前記ホルダに前記外筒部の内径とほぼ同じ外径寸法の環状平板部を設け、この環状平板部上に前記ガイド壁を立設したことを特徴とする回転コネクタ。

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