JP2019186126A - 回転コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】異物の侵入を抑制可能にした回転コネクタを提供する。【解決手段】回転コネクタは、固定側であるステータ２と、ステータ２に対して相対回転するロテータ３とを備える。組み付けられたステータ２とロテータ３との間に収容室６０を備える。ロテータ３及びステータ２の隙間から収容室６０へ繋がる経路には、ロテータ３及びステータ２に設けられた突起８２，８３により異物侵入抑制部８０が設けられている。異物侵入抑制部８０は、交互に連続して迂曲する経路８４を複数段備える。【選択図】図５

Description

本発明は、回転コネクタに関する。

従来、一方が他方に対して相対回転する２部品の間の電気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周知である。
特許文献１に記載のステアリングロールコネクタは、固定側となるステータと、ステータに対して相対回動可能に組み付けられたロテータとを備える。ロテータは、ステアリングシャフトと一体で回転する。ロテータ及びステータ内部の収容室には、ロテータの回転に応じて巻き締め又は巻き緩み可能なフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）が収容される。このフレキシブルフラットケーブルを介してロテータ側及びステータ側の通電が確保されている。

フレキシブルフラットケーブルは、収容室において、ロテータの内筒外側及びステータの外筒内側に沿うように巻き付けられ、中間でＵ字状に巻き返されている。ロテータ回転時は、フレキシブルフラットケーブルのＵ字状部分が周方向に移動することで、ステアリングシャフトの回動が許容される。

特開２０１１−２１０６１５号公報

従来技術のステアリングロールコネクタには、ロテータ及びステータの隙間から異物（砂等）がフレキシブルフラットケーブルの収容室に侵入する可能性があった。異物が侵入すると、ロテータ回転時、異物とフレキシブルフラットケーブルとが擦れ合い、これがユーザーに耳障りな異音となってしまう問題があった。

本発明の目的は、異物の侵入を抑制可能にした回転コネクタを提供することにある。

上記問題を解決するための回転コネクタは、回転軸と一体回転するロテータと、前記回転軸に対して相対回転し、かつ、前記ロテータとの間に収容室を形成するように前記ロテータと係合するステータと、前記ロテータ及び前記ステータの隙間から前記収容室に至る経路に沿って、前記経路の迂曲が交互に連続するように前記回転軸の軸方向に沿って突出する複数の突出部を有する異物侵入抑制部とを備える。

この構成によれば、ロテータ及びステータの隙間から異物が侵入しても、この異物の奥への移動を異物侵入抑制部に設けられた突出部を壁にすることによって制限することが可能となる。よって、回転コネクタの収容室への異物の侵入を抑制することが可能となる。

前記回転コネクタにおいて、前記ロテータ及び前記ステータの一方に設けられ、これらの他方と対向するように突状に形成されたフランジ部を備え、前記突出部は、前記フランジ部と、前記ロテータ及び前記ステータのうち前記フランジ部が形成されていない一方とのそれぞれに形成されていることが好ましい。

この構成によれば、ロテータとステータとの互いに対向する部位に突出部を設けることができ、異物の侵入をより抑制できる。
前記回転コネクタにおいて、前記フランジ部の前記突出部が形成された面の裏面は、前記収容室において、前記回転軸の軸方向の空間が当該収容室の径方向外側よりも径方向内側において広がるように斜面状に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、収容室における回転軸の軸方向に沿った空間を広くすることができる。これにより、収容室に収容された物体（例えば、フレキシブルフラットケーブル）とフランジ部との接触を抑制できる。

前記回転コネクタにおいて、前記ステータを間に挟むようにして前記ロテータに係合され、当該ロテータと一体回動するスリーブを備え、前記ロテータは、前記回転軸に組み付けられた前記スリーブに係合されることにより、当該スリーブによって径方向の移動が制限されていることが好ましい。

この構成によれば、スリーブによってロテータの径方向の移動が制限されるので、ロテータがステータに接触してしまう状況を生じ難くすることが可能となる。これにより、異物侵入抑制部の経路の間隔を好適に保つことができる。これは、異物の侵入抑制に寄与する。

本発明の回転コネクタは、異物の侵入を抑制することができる。

一実施形態の回転コネクタの斜視図。 回転コネクタを裏面側から見た斜視図。 回転コネクタの分解斜視図。 回転コネクタのＩＩ−ＩＩ線断面図。 異物侵入抑制部の拡大図。 収容室の拡大図。 回動時のケーブルの動きを示す図。

以下、回転コネクタの一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
＜全体構成＞
図１及び図２に示すように、回転コネクタ１は、回転コネクタ１において固定側となるステータ２と、ステータ２に回動可能に組み付けられたロテータ３とを備える。ステータ２は、ステータ２の底部を形成するメインステータ４と、ステータ２の壁部を形成する環状のサブステータ５とを組み付けて形成されている。ステータ２及びロテータ３は、環状をなすロテータ３がステータ２に対して軸心Ｌ１回りに回動するように同一軸心上に配置されている。

ステータ２及びロテータ３の各々には、同軸上に貫通孔１０，１１が形成され、この貫通孔１０，１１にステアリングシャフト１２が挿通されている。ロテータ３には、貫通孔１１の周囲に沿うように略筒状の内筒部１５が形成されている。ロテータ３の内筒部１５の内側には、ステアリングホイール（図示略）が係止される位置決め突１３が複数（図１は１つのみ図示）設けられている。ステアリングホイールが回動操作された場合、その操作力がロテータ３に伝達され、ロテータ３及びステアリングホイールが軸心Ｌ１回りに同期回動する。ロテータ３は、ステアリングホイールの操作に応じて中立位置を起点に左右に複数周回転する。

＜スリーブ＞
図２及び図３に示すように、回転コネクタ１は、ロテータ３をステータ２に相対回動可能に組み付けるスリーブ２５を備える。スリーブ２５は、スリーブ本体３３の中央の孔部３４にステアリングシャフト１２が挿通され、スリーブ本体３３の周縁に、例えばスナップフィット構造によってロテータ３に組み付く複数（本例は４つ）の組付片３５が立設されている。スリーブ２５は、スリーブ本体３３及びロテータ３の内筒部１５がメインステータ４を挟み込むようにロテータ３に組み付けられる。また、スリーブ本体３３は、外径がステータ２の貫通孔１０に合うように形成され、ロテータ３と組み付いた状態のとき、ロテータ３の径方向の移動を制限する。このように、ステータ２は、スリーブ２５によってステータ２に対する回転軸方向及び回転半径方向への相対移動が制限されている。

＜インターロック機構＞
図３及び図４に示すように、回転コネクタ１は、ロテータ３をステータ２に対して中立位置で固定するインターロック機構１７を備える。インターロック機構１７は、スリーブ２５に組み付けられたばね（図示略）によって付勢されたインターロックプレート１８を備える。インターロックプレート１８は、スリーブ２５に支持されている。インターロックプレート１８は、例えば、共にスリーブ２５に収容されたばね（図示略）による付勢力によってロック方向（図３の紙面上方向）に移動した際に、インターロックプレート１８に設けられた突起３０がステータ２に形成された規制溝３８に係止する。本例の規制溝３８は、貫通孔１０の周縁の一部分を切り欠くことによって形成されている。

インターロック機構１７は、インターロックプレート１８がロック方向（図３の紙面上方向）に移動して突起３０が規制溝３８に係止すれば、ロテータ３がステータ２に対して中立位置でロックされた状態となる。このように、インターロック機構１７は、ロテータ３が左右回転の中立位置に位置したとき、インターロックプレート１８によってステータ２及びロテータ３を固定することにより、ロテータ３をステータ２に対して中立位置で保持する。

＜収容室＞
図３及び図４に示すように、回転コネクタ１は、ステータ２及びロテータ３に囲まれた環状の領域により、収容室６０が形成されている。収容室６０は、ロテータ３の裏面からなる頂面６１と、メインステータ４の上面からなる底面６２と、サブステータ５の内周面からなる外側壁面６３と、ロテータ３の内周面からなる内側壁面６４とを備える。

収容室６０の内部には、ロテータ３に組み付けられるステアリングホイール側と車体側とを電気接続するフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）８が巻き締め及び巻き緩み可能に収納されている。ＦＦＣ８は、複数（図３は１つのみ図示）収納され、それぞれステアリングホイールに実装された機能に対応している。ＦＦＣ８が対応する機能として、例えば、エアバッグ機能、ホーン、ステアリングスイッチ、ヒータの電源等が挙げられる。

ＦＦＣ８は、収容室６０の外側壁面６３に沿って巻回する径方向外側巻回部７０と、収容室６０の内側壁面６４に沿って巻回する径方向内側巻回部７１と、径方向外側巻回部７０及び径方向内側巻回部７１を繋ぐＵ字状の湾曲部７２とを備える。ＦＦＣ８は、径方向外側巻回部７０の端部がステータ２のコネクタ６に繋がり、径方向内側巻回部７１の端部がロテータ３のコネクタ７に繋がっている。収容室６０の頂面６１（ロテータ３）には、収容室６０内のＦＦＣ８の状態を目視可能な確認窓１４が設けられている。なお、確認窓１４は、透明のシート（図示略）などで開口が閉じられている。

＜異物侵入抑制部＞
図４及び図５に示すように、回転コネクタ１は、ロテータ３及びステータ２の隙間から収容室６０に至る経路上に異物侵入抑制部８０を備えている。異物侵入抑制部８０は、サブステータ５の上縁において、ロテータ３に対向するように突状に設けられたフランジ部８１を備える。フランジ部８１のロテータ３に対向する面には、回転軸方向へ突出した複数の突出部８２が形成される。本例の突出部８２は、異物の侵入方向の手前側のものを第１ステータ側突出部８２ａとし、異物の侵入方向の奥側のものを第２ステータ側突出部８２ｂとする。また、ロテータ３のフランジ部８１に対向する面には、突出部８２と互い違いに設けられた複数の突出部８３が形成される。本例の突出部８３は、異物の侵入方向の手前側のものを第１ロテータ側突出部８３ａとし、異物侵入方向の奥側のものを第２ロテータ側突出部８３ｂとする。第１ロテータ側突出部８３ａの高さＨ１は、第２ロテータ側突出部の高さＨ２より高くなっている。このように、異物侵入抑制部８０は、突出部８２，８３が互い違いに突出した葛折り形状になっている。

異物侵入抑制部８０は、その葛折り形状に沿うように、ロテータ３及びステータ２の隙間から前記収容室に至る経路方向の迂曲が交互に連続した経路８４が複数段設けられている。なお、経路８４は、経路方向の迂曲が交互に連続した英文字略Ｓ字状の経路とする。本例では、英文字略Ｓ字上の経路８４が２段設けられている。具体的には、本例の経路８４は、第１ロテータ側突出部８３ａから第１ステータ側突出部８２ａに至る第１経路８４ａと、第２ロテータ側突出部８３ｂから第２ステータ側突出部８２ｂに至る第２経路８４ｂとからなる。

フランジ部８１の上面は、異物の侵入方向に沿って上りの斜面となるような斜面状に形成されている。本例の場合、フランジ部８１の上面には、第１経路８４ａの経路上において上り坂となるように形成された斜面部８５ａと、第２経路８４ｂの経路上において上り坂となるように形成された斜面部８５ｂとが形成されている。

フランジ部８１の突出部８２が形成された面に対する裏面は、収容室６０において、回転軸方向の空間が収容室６０の径方向外側よりも径方向内側において広がるように斜面状（以降、傾斜面６５ａと記す）に形成されている。フランジ部８１の傾斜面６５ａは、ＦＦＣ８（径方向外側巻回部７０）がフランジ部８１の裏面と接触しないようにして、ＦＦＣ８との擦れを生じ難くするためのものである。

図６に示すように、収容室６０は、４隅が斜面状に形成されている。本例の場合、頂面６１（フランジ部８１）及び外側壁面６３がなす隅に前述の傾斜面６５ａが形成され、頂面６１及び内側壁面６４がなす隅に傾斜面６５ｂが形成され、底面６２及び外側壁面６３がなす隅に傾斜面６５ｃが形成され、底面６２及び内側壁面６４がなす隅に傾斜面６５ｄが形成されている。収容室６０は、傾斜面６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄが形成されることにより、外側壁面６３及び内側壁面６４近傍よりも両者の中間の方が高さ方向の空間が広くなるように形成されている。ＦＦＣ８は、傾斜面６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄに４隅が支持されるように収容され、ＦＦＣ８の湾曲部７２が頂面６１（フランジ部８１）及び底面６２から離間するように配置されている。

次に、回転コネクタ１が回動操作された場合の作用について図５〜図７を用いて説明する。
図７に示すように、収容室６０の内部においてＦＦＣ８は、ロテータ３の回転により、径方向外側巻回部７０と径方向内側巻回部７１とでそれぞれ巻き締めと巻き緩みとのいずれかが行われる。このとき、ＦＦＣ８は、径方向外側巻回部７０及び径方向内側巻回部７１の巻き数の変化に追従するため、湾曲部７２が周方向に移動する。湾曲部７２は、ステータ２及びロテータ３に対して相対移動する。仮に、収容室６０内に異物があった場合、異物とＦＦＣ８とが擦れ合い、ユーザーに耳障りな異音が発生する可能性がある。

図５に示すように、本例では、ロテータ３及びステータ２の隙間から収容室６０に続く経路８４が葛折り形状に形成された異物侵入抑制部８０を備えている。特に、本例の場合、異物の侵入を抑制する英文字略Ｓ字状の経路８４が２段（第１経路８４ａ、第２経路８４ｂ）形成されている。これにより、外の空間から異物が侵入する経路を複雑にすることができ、収容室６０へ異物が侵入しにくくなる。そのため、異物の侵入抑制が可能となる。

また、図６に示すように、ＦＦＣ８の湾曲部７２は、収容室６０の頂面６１（フランジ部８１）及び底面６２から離間されている。そのため、ロテータ３の回転時に湾曲部７２が周方向に移動した場合に、湾曲部７２と収容室６０内面とが擦れ難い。そのため、ＦＦＣ８と収容室６０内面とが擦れて異音が発生することを抑制できる。

このように、本例では、ロテータ３及びステータ２の隙間から収容室６０に至る経路上に回転軸方向に突出する突出部８２，８３を有する異物侵入抑制部８０を備える。この構成によれば、ロテータ３及びステータ２の隙間から異物が侵入しても、この異物の奥への移動を異物侵入抑制部８０に設けられた突出部８２，８３を壁にすることによって制限することが可能となる。よって、回転コネクタ１の収容室６０への異物の侵入を抑制することが可能となる。

また、本例において、回転コネクタ１は、フランジ部８１を設け、異物侵入抑制部８０は、ロテータ３とフランジ部８１との間に形成される。この構成によれば、フランジ部８１を利用して、十分なスペースに異物侵入抑制部８０を設けることが可能となる。これは、異物の侵入抑制に寄与する。

また、本例において、フランジ部８１の裏面は、収容室６０の回転軸方向の空間が収容室６０の径方向外側よりも径方向内側において広がるように斜面状（傾斜面６５ａ）に形成されている。この構成によれば、フランジ部８１とＦＦＣ８とが接触する部分を少なくすることができる。これにより、フランジ部８１とＦＦＣ８との接触による異音の発生を抑制でき、ユーザーの快適性確保に寄与する。

また、本例において、スリーブ２５は、ロテータ３に係合することにより、ロテータ３のステータ２に対する径方向の移動を制限する。この構成によれば、異物侵入抑制部８０の経路の間隔を好適に保つことができる。これは、異物の侵入抑制に寄与する。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は技術的に矛盾しない範囲で組み合わせて実施することができる。
・本実施形態において、ステータ２とロテータ３とを組付ける機構は、特に限定されない。異物侵入抑制部８０の葛折り形状の間隔を好適に保ちつつ、ステータ２とロテータ３が相対回動可能に組み付けられればよい。

・本実施形態において、本実施形態で、インターロック機構１７は、構成要件から省略できる。
・本実施形態において、収容室６０の形状は、特に限定されない。ただし、収容室６０の中央に向かって回転軸方向の空間が広がるように形成されることが異音発生抑制の点で好ましい。

・本実施形態において、フランジ部８１から傾斜面６５ａを省略してもよい。ただし、傾斜面６５ａを備えることが異音発生抑制の点で好ましい。
・本実施形態において、ロテータ３とステータ２とは配置を逆にしてもよい。例えば、図１の紙面上側に位置する部材をステータ２とし、紙面下側に位置する部材をロテータ３としてもよい。

・本実施形態において、フランジ部８１は、ロテータ３に設けられてもよい。例えば、図１の紙面上側に位置する部材をステータ２とし、紙面下側に位置する部材をロテータ３とした場合、ステータ２と対向するようにロテータ３にフランジ部８１を設けてもよい。

・本実施形態において、ＦＦＣ８の本数は限定されず、適宜変更してもよい。すなわち、回転コネクタ１の仕様に合わせて適宜変更可能である。
・本実施形態において、フランジ部８１は、回転半径外側に突出するように設けられてもよい。すなわち、ロテータ３及びステータ２の形状に応じて、フランジ部８１の突出方向は、適宜変更可能である。

・本実施形態において、異物侵入抑制部８０は、フランジ部８１を利用して形成されることに限定されない。
・本実施形態において、突出部８２，８３の個数及び間隔は、実施例のパターンに限定されず、必要に応じて適宜変更してもよい。また、突出部８２，８３が互い違いになっていなくてもよい。

・本実施形態において、異物侵入抑制部８０は、回転軸方向へ複数回折り返す構造だけでなく、階段状に折り返した構造や、これらを組み合わせた構造としてもよい。また、その折り返しの数も限定されない。但し、折り返し数は、多ければ多いほど異物の侵入防止に効果がある。なお、経路の迂曲が交互に１回だけのもの、すなわち、経路８４が１段だけのものは含まない。

・本実施形態において、経路８４は、３段以上としてもよい。段数を増やすことで異物侵入抑制の効果が高くなることが期待できる。
・本実施形態において、経路８４を複数段とした場合、各段の経路８４の形状は限定されない。例えば、経路８４の経路形状は、各段において異なる形状に形成されてもよい。

・本実施形態において、回転コネクタ１は、車両のステアリング用に限定されない。回転する２者間を電気的に接続するものに、適用可能である。

１…回転コネクタ、２…ステータ、３…ロテータ、４…メインステータ、５…サブステータ、２５…スリーブ、６０…収容室、８０…異物侵入抑制部、８１…フランジ部、８２…突出部、８３…突出部、８４…経路。

Claims (4)

1. 回転軸と一体回転するロテータと、
   前記回転軸に対して相対回転し、かつ、前記ロテータとの間に収容室を形成するように前記ロテータと係合するステータと、
   前記ロテータ及び前記ステータの隙間から前記収容室に至る経路に沿って、前記経路の迂曲が交互に連続するように前記回転軸の軸方向に沿って突出する複数の突出部を有する異物侵入抑制部とを備える回転コネクタ。
2. 前記ロテータ及び前記ステータの一方に設けられ、これらの他方と対向するように突状に形成されたフランジ部を備え、
   前記突出部は、前記フランジ部と、前記ロテータ及び前記ステータのうち前記フランジ部が形成されていない一方とのそれぞれに形成されている
   請求項１に記載の回転コネクタ。
3. 前記フランジ部の前記突出部が形成された面の裏面は、前記収容室において、前記回転軸の軸方向の空間が当該収容室の径方向外側よりも径方向内側において広がるように斜面状に形成されている
   請求項２に記載の回転コネクタ。
4. 前記ステータを間に挟むようにして前記ロテータに係合され、当該ロテータと一体回動するスリーブを備え、
   前記ロテータは、前記回転軸に組み付けられた前記スリーブに係合されることにより、当該スリーブによって径方向の移動が制限されている
   請求項１から３のいずれか一項に記載の回転コネクタ。