JP2018045786A - 回転コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ロテータ回転の多さによる構造上の複雑化を回避することができる回転コネクタを提供する。【解決手段】回転コネクタ１は、固定側のステータ８と、回動側のロテータ９と、ステータ８及びロテータ９の間に配置された中間部材３２とを備える。回転コネクタ１は、ロテータ９の多回転を少回転に分割するギヤ機構３１を備える。ギヤ機構３１は、ロテータ９に形成された第１ギヤ部４１が、小径の第２ギヤ部４２及び第３ギヤ部４３を介して、中間部材３２の第４ギヤ部４４に噛み合わされている。電気接続部２４は、ステータ８、中間部材３２及びロテータ９を横断するように取り付けられている。ロテータ回転時、ロテータ９の回転数よりも中間部材３２の回転数が少なくなることにより、電気接続部２４の巻き取り量が途中で少なく抑えられる。【選択図】図３

Description

本発明は、ステータ及びロテータの間の電気接続を確保する回転コネクタに関する。

従来、一方が他方に対して回転する２部品の間の電気的な接続を確保する回転コネクタとして、ステアリングロールコネクタが広く知られている。この種のステアリングロールコネクタには、フレキシブルケーブルを通じてステータ及びロテータの間を電気接続する技術が周知である（特許文献１等参照）。

特開２００４−１２０９００号公報

この種の回転コネクタにおいては、ロテータがステアリングホイールと同期回転するが、ロテータが多回転されると、その分、フレキシブルケーブルが多量に巻き締め又は巻き緩めされるため、巻き締めや巻き緩みを許容できる構造を確保する必要があった。このため、ロテータ回転の多さによる構造上の複雑化を回避できる技術開発のニーズがあった。

本発明の目的は、ロテータ回転の多さによる構造上の複雑化を回避することができる回転コネクタを提供することにある。

前記問題点を解決する回転コネクタは、同一軸心上に配置されるステータ及びロテータの相対回動を、前記ステータ及び前記ロテータの間の電気接続を確保しながら許容する構成において、前記ステータ及び前記ロテータの間を電気接続する電気接続部と、前記ロテータの回転を減速して伝達することにより、ロテータ回転時に前記ステータに対し前記電気接続部が動く量を、前記ロテータの回転に同期しない少ない量に変換するギヤ機構とを備えた。

本構成によれば、ロテータ回転時、ロテータ回転に準じて電気接続部も動くが、このときステータに対して電気接続部が動く量を、ギヤ機構によってロテータの回転に同期しない少ない量にする。すなわち、ロテータの回転と電気接続部の動きとが同期せず、仮にロテータが多回転で回っていても、電気接続部の動く量は少なく抑えられる。よって、ロテータ回転の多さによる構造上の複雑化を回避することが可能となる。

前記回転コネクタにおいて、前記ロテータと同一軸心上で回るように前記ステータ及び前記ロテータの間に設けられた中間部材を備え、前記ロテータ及び前記中間部材は、前記ギヤ機構を介して連結され、前記電気接続部は、前記ステータ、前記ロテータ及び前記中間部材の３部材を横断するように設けられていることが好ましい。この構成によれば、ロテータの回転が、ギヤ機構を通じて中間部材の上流と下流とで分割される。こうして、ロテータ及び中間部材の間において電気接続部が動く量よりも、ステータ及び中間部材の間において電気接続部が動く量を少なく抑えることにより、ロテータ回転の多さによる構造上の複雑化を回避することが可能となる。

前記回転コネクタにおいて、前記ギヤ機構は、前記ロテータに設けられた第１ギヤ部と、前記第１ギヤ部に噛み合わされて当該第１ギヤ部と同期回動する第２ギヤ部と、前記第２ギヤ部に噛み合わされて当該第２ギヤ部と同期回動する第３ギヤ部と、前記ロテータと同一軸心上で回るように前記ステータ及び前記ロテータの間に設けられた中間部材に形成され、前記第３ギヤ部に噛み合わされて当該第３ギヤ部と同期回動する第４ギヤ部とを備えることが好ましい。この構成によれば、ギヤ機構の構造を４つのギヤ部からなる簡素な構造とすることが可能となる。

前記回転コネクタにおいて、前記ロテータは、当該ロテータと同期回動する軸部を通す挿通孔を有したロテータ基部と、前記挿通孔に沿って立設された内壁部とを備え、前記第１ギヤ部は、前記ロテータの前記内壁部において回転の軸回りに沿って設けられ、前記第４ギヤ部は、前記中間部材の環状の側壁部において回転の軸回りに沿って設けられていることが好ましい。この構成によれば、ロテータの内壁部を利用して十分なスペースに第１ギヤ部を設けることが可能となる。また、中間部材の側壁部を利用して十分なスペースに第４ギヤ部を設けることが可能となる。

前記回転コネクタにおいて、前記電気接続部は、電線であることが好ましい。この構成によれば、ロテータ回転時、回転の途中で電線の巻き取り量を少なく抑えることが可能となるので、電線の踊りや絡まりを生じ難くするのに有利となる。

前記回転コネクタにおいて、前記電気接続部及び前記ギヤ機構は、前記ステータ及び前記ロテータにより囲まれて形成された同じ収納部に配置されていることが好ましい。この構成によれば、電気接続部及びギヤ機構を収納する箇所をそれぞれ別に設ける必要がないので、構造の簡素化に一層有利となる。

前記回転コネクタにおいて、前記ギヤ機構及び前記電気接続部は、回転の中立位置から左右両方向に回動可能である前記ロテータに合わせて、左右回転のいずれにも作動可能となっていることが好ましい。この構成によれば、ギヤ機構及び電気接続部の構造を、回転の中立位置から左右どちらにも回転するロテータの構造に合わせたものにすることが可能となる。

本発明によれば、ロテータ回転の多さによる構造上の複雑化を回避することができる。

一実施形態の回転コネクタの斜視図。 回転コネクタの縦断面図。 回転コネクタの分解斜視図。 ロテータを取り外した回転コネクタの斜視図。 ロテータを取り外した回転コネクタの平面図。 ロテータ回転時のロテータ及び中間部材の各々の回転量を示す説明図。 電気接続部の巻き取り量を示す説明図。 別例の電気接続部を示す模式図。 他の別例の回転コネクタの模式図。

以下、回転コネクタの一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図１及び図２に示すように、車両用の回転コネクタ１は、固定側となる車体２と回動側となるステアリングシャフト３との間に取り付けられている。回転コネクタ１は、車体２及びステアリングホイール（図示略）の間の通信を、ステアリングシャフト３が回動されても確保するものである。回転コネクタ１は、ステアリングホイールに設けられた検知部４の出力信号Ｓoutを、車体２側のコントローラ５に送信する。コントローラ５は、回転コネクタ１の作動を管理するＥＣＵ（Electronic Control Unit）からなり、出力信号Ｓoutを基に検知部４の検知状態を判断する。

検知部４は、例えばステアリングホイールに配設されたスイッチやセンサ等からなる。また、出力信号Ｓoutは、例えばスイッチやセンサにより検出されたオンオフ信号に限らず、例えば画像センサ等のセンサ類が検出したデータ信号でもよい。

回転コネクタ１は、車体２に取り付け固定されるステータ８と、ステータ８に対して回動するロテータ９とを備える。ステータ８及びロテータ９は、重ねられるように取り付けられるとともに、同一軸心（軸Ｌ１上）に配置されている。軸Ｌ１は、ステアリングシャフト３の回動軸心である。ステータ８及びロテータ９のそれぞれの中央には、円形状の挿通孔１０，１１が形成され、これら挿通孔１０，１１にステアリングシャフト３が挿通されている。ロテータ９は、間にステータ８を挟んだ状態でスリーブ１２に固定されることにより、ステータ８から抜け止めされている。ステアリングシャフト３が回動したとき、ステータ８に対してロテータ９及びスリーブ１２がステアリングシャフト３と軸Ｌ１回り（図１の矢印Ｒ方向）に一体回動する。

図２及び図３に示すように、ロテータ９は、ロテータ９と同期回動する軸部１４（本例はステアリングシャフト３）を通す挿通孔１１を有したロテータ基部１５と、挿通孔１１に沿って立設された内壁部１６とを備える。内壁部１６は、軸Ｌ１回りに沿って環状（円環状）に形成されている。本例のロテータ基部１５及び内壁部１６は、一体形成されている。内壁部１６は、回転コネクタ１の高さ方向（図２及び図３のＺ軸方向）に延在する。

ステータ８は、軸部１４（本例はステアリングシャフト３）を通す挿通孔１０を有したステータ基部１７と、ロテータ９の内壁部１６と対向配置されるように立設された外壁部１８とを備える。外壁部１８は、軸Ｌ１回りに沿って環状（円環状）に形成されている。本例の場合、ステータ基部１７及び外壁部１８は、複数のスナップフィットによって組み付けられている。外壁部１８は、回転コネクタ１の高さ方向（図２及び図３のＺ軸方向）に延在する。

回転コネクタ１は、ステータ８及びロテータ９の間を電気接続する電気接続部２４を備える。電気接続部２４は、ステータ８及びロテータ９の相対回動を許容できる所定長さの電線であって、例えば周囲がゴム等で絶縁された線材（コード）からなることが好ましい。電気接続部２４は、ステータ８及びロテータ９の間に形成された収納部２５に収納されている。電気接続部２４は、一端がロテータ９の通し孔２６から引き出されてロテータ９のコネクタ（図示略）に接続されるとともに、他端がステータ８の通し孔２８から引き出されてステータ８のコネクタ（図示略）に接続されている。

回転コネクタ１は、ロテータ９の回転を少回転に分割するギヤ機構３１を備える。本例のギヤ機構３１は、ロテータ９の回転を減速して伝達することにより、ロテータ回転時にステータ８に対し電気接続部２４が動く量を、ロテータ９の回転に同期しない少ない量に変換する。

回転コネクタ１は、ロテータ９の同一軸心上（軸Ｌ１回り）で回るようにステータ８及びロテータ９の間に設けられた中間部材３２を備える。中間部材３２は、円環状に形成された内側鍔部３３と、軸部１４（本例はステアリングシャフト３）が通される挿通孔３４と、内側鍔部３３に対し直交方向に突出する側壁部３５とを有した形状に形成されている。側壁部３５は、軸Ｌ１回りに沿って一帯に延在した円環状に形成されている。ロテータ９及び中間部材３２は、ギヤ機構３１を介して連結されている。

ギヤ機構３１は、ロテータ９に設けられた第１ギヤ部４１と、第１ギヤ部４１と噛み合って同期回動する第２ギヤ部４２と、第２ギヤ部４２と噛み合って同期回動する第３ギヤ部４３と、中間部材３２に形成された第４ギヤ部４４とを備える。

第１ギヤ部４１は、ロテータ９の内壁部１６において軸部１４（本例はステアリングシャフト３）の軸回り（軸Ｌ１回り）に沿って設けられ、本例の場合、軸Ｌ１回り一帯に配置されている。

第２ギヤ部４２は、ピン４５を介して軸Ｌ２回りに回動可能にステータ８の内面に連結されている。第２ギヤ部４２は、第１ギヤ部４１及び第４ギヤ部４４よりも小径（小径ギヤ）に形成されている。

第３ギヤ部４３は、第２ギヤ部４２に並設されるとともに、ピン４６を介して軸Ｌ３回りに回動可能にステータ８の内面に連結されている。第３ギヤ部４３は、第１ギヤ部４１及び第４ギヤ部４４よりも小径（小径ギヤ）に形成され、第２ギヤ部４２と略同一径に形成されている。

第４ギヤ部４４は、第３ギヤ部４３と噛み合い、これと同期回動する。第４ギヤ部４４は、中間部材３２の環状の側壁部３５において軸部１４（本例はステアリングシャフト３）の軸回り（軸Ｌ１回り）に沿って設けられ、本例の場合、軸Ｌ１回り一帯に配置されている。

図４に示すように、電気接続部２４及びギヤ機構３１は、同じ収納部２５に配置されている。電気接続部２４は、中間部材３２の側壁部３５に切り欠き形成された溝４９に通されている。このように、本例の電気接続部２４は、一端がロテータ９の通し孔２６に通され、途中が中間部材３２の溝４９に通され、他端がステータ８の通し孔２８に通されている。よって、本例の電気接続部２４は、ステータ８、ロテータ９及び中間部材３２の３部材を横断して設けられている。

次に、図５〜図７を用いて、回転コネクタ１の作用及び効果を説明する。
図５に示すように、ロテータ９が回転の中立位置に位置するとき、すなわちステアリングホイールが中立位置に操作されているとき、電気接続部２４は、ロテータ９の最大回転量（３回転）の余長分、撓んだ状態をとっている。これは、中立位置からロテータ９が左右のどちらに回転操作されたときも、左右同じ最大回転量（例えば、左右ともに中立位置から３回転）まで回ることを可能とするためである。

図６に示すように、例えばロテータ９が中立位置から一方向（図６の矢印Ｒ１方向）に回転操作されたとする。ロテータ９は、ステアリングシャフト３と同期回転するので、ステアリングシャフト３と同じ回転量で回る。ここでは、ロテータ９が中立位置から回転量Ｓ１、回ったとする。

本例の場合、ロテータ９及び中間部材３２がギヤ機構３１によって連結され、ロータ回転時、ロテータ９の回転が大径の第１ギヤ部４１→小径の第２ギヤ部４２→小径の第３ギヤ部４３→大径の第４ギヤ部４４を介して伝達されて、中間部材３２が回る。このため、ロテータ回転時、ロテータ９の回転量Ｓ１が減速されて中間部材３２に伝達されることになり、中間部材３２は、ロテータ９よりも少ない回転量Ｓ２で回る。すなわち、ロテータ９が「Ｓ１」の回転量を回るところ、中間部材３２は「Ｓ２」のみ回る。

図７に示すように、本例の電気接続部２４はステータ８、ロテータ９及び中間部材３２を横断するように取り付けられているので、ロテータ回転時、ステータ８及び中間部材３２の間の電気接続部２４の巻き取り量Ｍ２が、ロテータ９及び中間部材３２の間の電気接続部２４の巻き取り量Ｍ１よりも少なくなる。すなわち、ロテータ回転時、ロテータ９及び中間部材３２の間の電気接続部２４の巻き取り量Ｍ２を、通常よりも少なくすることが可能となる。

さて、本例の場合、ロテータ回転時、ロテータ回転に準じて電気接続部２４も動くが、このときステータ８に対して電気接続部２４が動く量（巻き取り量Ｍ２）を、ギヤ機構３１によってロテータ９の回転量よりも少なくする。このように、ロテータ９の回転と電気接続部２４の動きとが同期せず、仮にロテータ９が多回転で回っていても、電気接続部２４の動く量（巻き取り量Ｍ２）は少なく抑えられる。よって、ロテータ回転の多さによる構造上の複雑化を回避することができる。

回転コネクタ１は、ロテータ９とともに回動する中間部材３２を備え、ロテータ９及び中間部材３２は、ギヤ機構３１を介して連結されている。電気接続部２４は、ステータ８、ロテータ９及び中間部材３２の３部材を横断して設けられている。これにより、ロテータ９の回転が、ギヤ機構３１を通じて中間部材３２の上流と下流とで分割される。こうして、ロテータ９及び中間部材３２の間において電気接続部２４が動く量（巻き取り量Ｍ１）よりも、ステータ８及び中間部材３２の間において電気接続部２４が動く量（巻き取り量Ｍ２）を少なく抑えることにより、ロテータ回転の多さによる構造上の複雑化を回避することができる。

ギヤ機構３１は、第１ギヤ部４１、第２ギヤ部４２、第３ギヤ部４３及び第４ギヤ部４４を有した構造をなしている。よって、ギヤ機構３１の構造を、４つのギヤ部からなる簡素な構造とすることができる。

第１ギヤ部４１は、ロテータ９の内壁部１６において回転の軸回り（軸Ｌ１回り）に沿って設けられ、第４ギヤ部４４は、中間部材３２の環状の側壁部３５において回転の軸回り（軸Ｌ１回り）に沿って設けられている。よって、ロテータ９の内壁部１６を利用して十分なスペースに第１ギヤ部４１を設けることができる。また、中間部材３２の側壁部３５を利用して十分なスペースに第４ギヤ部４４を設けることができる。

電気接続部２４は、電線（一例はコード）である。よって、ロテータ回転時、回転の途中で電線の巻き取り量Ｍ２を少なく抑えることが可能となるので、電線の踊りや絡まりを生じ難くするのに有利となる。電線の踊りは、電線が回転コネクタ１のハウジング内で動いてハウジングの内壁等に接触する状態をいい、これを抑えることが可能となれば、異音等の発生を防止することができる。

電気接続部２４及びギヤ機構３１は、ステータ８及びロテータ９により囲まれて形成された同じ収納部２５に配置されている。よって、電気接続部２４及びギヤ機構３１を収納する箇所を、それぞれ別に設ける必要がないので、構造の簡素化に一層有利となる。

ギヤ機構３１及び電気接続部２４は、回転の中立位置から左右両方に回動可能であるロテータ９に合わせて、左右回転のいずれにも作動可能となっている。よって、ギヤ機構３１及び電気接続部２４の構造を、回転の中立位置から左右どちらにも回転するロテータ９の構造に合わせたものにすることができる。

本例の場合、多種多様な電気接続部２４（電線）を用いることが可能となるので、ステアリングホイールの多機能化に伴う多チャンネル化及び高速通信を実現することができる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・図８に示すように、電気接続部２４は、コードに限らず、例えば板ばねブラシ接点などの接点部材に変更してもよい。この場合、ロテータ９及び中間部材３２の間に、これらの導通を確保する接点部材が設けられ、ステータ８及び中間部材３２の間に、これらの導通を確保する接点部材が設けられる。この場合も、ロテータ９の回転を分割して、ロテータ回転の多さによる構造上の複雑化を回避することができる。

・図９に示すように、回転コネクタ１のハウジングは、ロテータ９の壁部（側壁部）が回転コネクタ１の径方向外側に位置し、ステータ８の壁部（側壁部）が回転コネクタ１の径方向内側に位置する形状としてもよい。

・ロテータ９や中間部材３２は、軸Ｌ１回りの周方向に孔部（長孔）が等間隔に複数形成されているが、これらを省略した形状でもよい。
・ギヤ機構３１は、第１ギヤ部４１〜第４ギヤ部４４を有する形状に限定されず、他の形状のものに変更可能である。

・第１ギヤ部４１及び第２ギヤ部４２は、回転の軸Ｌ１回りに沿って一帯に設けられることに限らず、所定の範囲にのみ部分的に形成されてもよい。
・電気接続部２４である電線は、複数の配線を有する多芯（例えばリッツ線）でもよい。

・電気接続部である電線は、コードに限らず、電気を通すことができる線材であればよい。
・電気接続部２４である電線は、回転コネクタ１のハウジング内に収納されることに限らず、外部に露出していてもよい。

・電気接続部２４は、電線や板ばねブラシ接点に限らず、ステータ８及びロテータ９の間の導通を確保できる部材であればよい。
・電気接続部２４及びギヤ機構３１は、それぞれ異なる箇所に収納されてもよい。

・回転コネクタ１は、中間部材３２が省略されたものでもよい。
・回転コネクタ１は、中立位置から左右両方向に回転できるものに限らず、左右どちらか一方にのみ回転するものでもよい。

・回転コネクタ１は、車両に適用されることに限らず、他の機器や装置に使用してもよい。

１…回転コネクタ、３…軸部の一例であるステアリングシャフト、８…ステータ、９…ロテータ、１０，１１…挿通孔、１４…軸部、１５…ロテータ基部、１６…内壁部、２４…電気接続部、２５…収納部、３１…ギヤ機構、３２…中間部材、３５…側壁部、４１…第１ギヤ部、４２…第２ギヤ部、４３…第３ギヤ部、４４…第４ギヤ部、軸…Ｌ１、Ｍ１，Ｍ２…動く量の一例である巻き取り量。

Claims (7)

1. 同一軸心上に配置されるステータ及びロテータの相対回動を、前記ステータ及び前記ロテータの間の電気接続を確保しながら許容する回転コネクタにおいて、
   前記ステータ及び前記ロテータの間を電気接続する電気接続部と、
   前記ロテータの回転を減速して伝達することにより、ロテータ回転時に前記ステータに対し前記電気接続部が動く量を、前記ロテータの回転に同期しない少ない量に変換するギヤ機構と
   を備えたことを特徴とする回転コネクタ。
2. 前記ロテータと同一軸心上で回るように前記ステータ及び前記ロテータの間に設けられた中間部材を備え、
   前記ロテータ及び前記中間部材は、前記ギヤ機構を介して連結され、
   前記電気接続部は、前記ステータ、前記ロテータ及び前記中間部材の３部材を横断するように設けられている
   請求項１に記載の回転コネクタ。
3. 前記ギヤ機構は、
   前記ロテータに設けられた第１ギヤ部と、
   前記第１ギヤ部に噛み合わされて当該第１ギヤ部と同期回動する第２ギヤ部と、
   前記第２ギヤ部に噛み合わされて当該第２ギヤ部と同期回動する第３ギヤ部と、
   前記ロテータと同一軸心上で回るように前記ステータ及び前記ロテータの間に設けられた中間部材に形成され、前記第３ギヤ部に噛み合わされて当該第３ギヤ部と同期回動する第４ギヤ部とを備える
   請求項１又は２に記載の回転コネクタ。
4. 前記ロテータは、当該ロテータと同期回動する軸部を通す挿通孔を有したロテータ基部と、前記挿通孔に沿って立設された内壁部とを備え、
   前記第１ギヤ部は、前記ロテータの前記内壁部において回転の軸回りに沿って設けられ、
   前記第４ギヤ部は、前記中間部材の環状の側壁部において回転の軸回りに沿って設けられている
   請求項３に記載の回転コネクタ。
5. 前記電気接続部は、電線である
   請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の回転コネクタ。
6. 前記電気接続部及び前記ギヤ機構は、前記ステータ及び前記ロテータにより囲まれて形成された同じ収納部に配置されている
   請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の回転コネクタ。
7. 前記ギヤ機構及び前記電気接続部は、回転の中立位置から左右両方向に回動可能である前記ロテータに合わせて、左右回転のいずれにも作動可能となっている
   請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の回転コネクタ。

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