JP2006217730A - 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と底板部６ａを有するステータ１に対して内筒部７ｂと天板部７ａを有するロータ２を回転自在に連結し、これらステータ１とロータ２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、該フラットケーブル３の反転部３ａを環状空間９内に回動自在に配置したホルダ４の開口部１４に通過させた回転コネクタにおいて、ホルダ４の環状平板部４ａ上にロータ２の回転中心に対して偏心した外周面を有するガイド壁４ｂを立設すると共に、ロータ２の天板部７ａに環状空間９の内部を目視可能な窓部１５を設け、ロータ２の回転中立位置でホルダ４の開口部１４が窓部１５に臨むようにした。
【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、外筒部および底板を有するステータと、内筒部および天板を有し前記ステータに回転自在に連結されたロータと、これらステータとロータとの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、前記フラットケーブルの反転部が通過する開口部を有するホルダとを備え、前記ホルダに前記開口部を基端として前記内筒部を包囲するように延びるガイド壁を設け、前記ロータの回転中心から前記ガイド壁の外壁面まで距離が他の部分に比べて前記開口部の近傍で最大となるように設定すると共に、前記ロータの回転中立位置で前記開口部に臨む窓部を前記天板に設ける構成とした。

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、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フラットケーブルが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の内周面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、ロータが回転中立位置にある時に、天板に設けた窓部を通してホルダの開口部を目視可能となっているため、回転コネクタの組立工程や検査工程でロータを回転中立位置に簡単かつ確実に位置合わせすることができる。

上記の構成において、前記窓部が前記天板に穿設された孔と該孔を塞ぐ透明部材とで構成されていると、窓部の視認性を確保したうえで環状空間内への異物の侵入を防止できて好ましい。

また、上記の構成において、前記ホルダが前記外筒部の内径寸法とほぼ同じ外径寸法の環状平板部を有し、この環状平板部に前記ガイド壁を立設することが好ましく、その際、前記環状平板部に前記開口部と対向するローラを軸支し、このローラに前記フラットケーブルの反転部をループするように構成すると、フラットケーブルの反転部をホルダの開口部を通ってスムーズに繰り出すことができて好ましい。

本発明の回転コネクタは、ロータとステータ間の環状空間内に回動自在に配置されたホルダに、フラットケーブルの反転部が通過する開口を基端として内筒部を包囲するように延びるガイド壁を設け、ロータの回転中心からガイド壁の外壁面まで距離が他の部分に比べて開口の近傍で最大となるように設定したので、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、ロータの回転中立位置でホルダの開口部を目視可能な窓部を天板に設けたので、回転コネクタの組立工程や検査工程でロータを回転中立位置に簡単かつ確実に位置合わせすることができる。

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の中央にはセンタ孔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には上側収納部７ｃが立設されている。また、天板部７ａには窓部１５が設けられており、図２に示すように、この窓部１５は天板部７ａに穿設された孔１５ａをアクリル樹脂等の透明部材１５ｂで閉塞することによって構成されている。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９，１０がそれぞれ接続されている。一方のリードブロック９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９には先端に外部コネクタ１１ａを有するリード線１１が接続されている。また、他方のリードブロック１０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。

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および支軸４ｃ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、その中央に円形の中心孔４ｄが形成されている。この中心孔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。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突部４ｅが形成されている。ガイド壁４ｂは中心孔４ｄの大部分を包囲するように環状平板部４ａ上に立設されており、その内壁面は中心孔４ｄとほぼ同心円の円筒状に形成されているが、外壁面は中心孔４ｄに対して大きく偏心した円筒状に形成されている。すなわち、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円周方向に沿って漸次変化しており、その距離が最も大きい部分において、ガイド壁４ｂは環状平板部４ａ上で切り欠かれている。そして、この切欠部内に立設された支軸４ｃにローラ１３が回転自在に支持されており、ローラ１３とそれに対向するガイド壁４ｂの側面間に開口部１４が形成されている。この開口部１４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３の反転部３ａはローラ１３にループされた状態で開口部１４内に位置している（図４参照）。

このように構成された回転コネクタは、ステータ１をステアリングコラム側に固定すると共にロータ２をハンドル側に連結した状態で自動車のステアリング装置に組み付けられ、ハンドルに装着されたエアーバッグシステムやホーン回路等の電気的接続手段として使用されるが、かかるステアリング装置への組み付けに際して、ロータ２はハンドルの回転中立位置を基準にして正逆両方向にほぼ同量ずつ回転できなければならない。そこで、本実施形態例では、回転コネクタの組立工程でステータ１に対してロータ２を回動中立位置に位置合わせした後、この状態をステアリング装置に組み付ける直前まで維持することができる図示せぬロック機構が付設されている。

次に、本実施形態例に係る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、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３が内筒部７ｂからホルダ４の開口部１４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３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３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３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３の殆どがホルダ４の開口部１４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、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、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、ガイド壁の外径を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。

また、本実施形態例に係る回転コネクタでは、上部ロータ７の天板部７ａに環状空間９の内部を目視可能な窓部１５を設け、ステータ１に対してロータ２が回転中立位置にある時に、環状空間９の内部に配置されたホルダ４の開口部１４を窓部１５の真下に臨ませるようにしたので、外部から窓部１５を通して開口部１４に位置するフラットケーブル３の反転部３ａを目視することで、回転コネクタの組立工程や検査工程でロータ２を回転中立位置に簡単かつ確実に位置合わせすることができる。

なお、上記実施形態例では、フラットケーブル３の反転部３ａをホルダ４に軸支したローラ１３にループした場合について説明したが、ローラ１３を省略してガイド壁４ｂに直接ループすることも可能である。

また、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
３ 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 中心孔
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
１３ ローラ
１４ 開口部
１５ 窓部
１５ａ 孔
１５ｂ 透明部材

Claims (4)

1. 外筒部および底板を有するステータと、内筒部および天板を有し前記ステータに回転自在に連結されたロータと、これらステータとロータとの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、前記フラットケーブルの反転部が通過する開口部を有するホルダとを備え、
   前記ホルダに前記開口部を基端として前記内筒部を包囲するように延びるガイド壁を設け、前記ロータの回転中心から前記ガイド壁の外壁面まで距離が他の部分に比べて前記開口部の近傍で最大となるように設定すると共に、前記ロータの回転中立位置で前記開口部に臨む窓部を前記天板に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、前記窓部が前記天板に穿設された孔と該孔を塞ぐ透明部材とで構成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、前記ホルダが前記外筒部の内径寸法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。
4. 請求項３の記載において、前記環状平板部に前記開口部と対向するローラを軸支し、このローラに前記フラットケーブルの反転部をループするようにしたことを特徴とする回転コネクタ。

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