JP2020170645A - 回転コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルの損傷を抑制可能とした回転コネクタを提供する。【解決手段】回転コネクタ１は、ステータ２と、ステータ２との間で環状体の収容空間２０を形成するように係合され、回動可能なロテータ３と、ステータ２側に接続される機器及びロテータ３側に接続される機器を電気的に接続するケーブル２１と、を備えている。ケーブル２１は、収容空間２０内で、巻き取り及び巻き送りが可能となっている。また、回転コネクタ１は、ロテータ３の回転方向に沿って回動可能であり、ケーブル２１の巻き取り及び巻き送りを補助するリテーナ３０と、ロテータ３の回転に従動してリテーナ３０を回転させるように、ロテータ３の回転をリテーナ３０に伝達する伝達機構４０とを備えている。【選択図】図３

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的に回動可能に組み付けられたロテータと、ケーブルの巻き取り及び巻き送りを補助するリテーナとを備える。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の間には、環状体に形成された収容空間が設けられている。収容空間には、ロテータの回転に応じて巻き取り及び巻き送り可能にケーブルが収納されている。この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。ケーブルは、収容空間の内周部分に巻かれた部分と外周部分に巻かれた部分との中間で、巻き方向を反転させる反転部を有している。反転部は、収容空間の内周部分及び外周部分の間において、略Ｕ字状に湾曲した状態となっている。ロテータが回転した場合、ケーブルの巻き取り及び巻き送りに伴い、反転部は、収容空間内を回転方向に沿って移動する。

リテーナには、回動可能に軸支されたローラ、及びローラの近傍に突出したガイド壁が設けられている。ケーブルの反転部は、ローラに巻き掛けられ、ローラとガイド壁との間に介在している。リテーナは、ロテータが回転すると、ケーブルの反転部にローラ及びガイド壁を押されることによって回転する。ロテータ回転時は、ケーブルの反転部が回転方向に沿って移動することで、ステアリングシャフトの回動が許容される。

特開２０１５−２２０２０７号公報

ところで、ケーブルのローラ及びガイド壁との接触部分は、損傷することがある。
本発明の目的は、ケーブルの損傷を抑制可能とした回転コネクタを提供することにある。

上記課題を解決するための回転コネクタは、ステータと、前記ステータに対して相対回転し、前記ステータとの間で環状体の収容空間を形成するロテータと、前記ステータ側に接続される機器と前記ロテータ側に接続される機器とを電気的に接続するとともに、前記ステータと前記ロテータとの間で巻き取り及び巻き送りが可能なように前記収容空間に収容されたケーブルと、前記ロテータの回転方向に沿って回動可能であり、前記ケーブルの巻き取り及び巻き送りを補助するリテーナと、前記ロテータの前記相対回転に従動して前記リテーナを回転させるように、前記相対回転を前記リテーナへと伝達する伝達機構と、を備える。

本発明の回転コネクタは、ケーブルの損傷を抑制可能とする。

回転コネクタをロテータ側から見た斜視図。 回転コネクタをステータ側から見た斜視図。 回転コネクタの分解斜視図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 収容空間内のリテーナ及びケーブルを示す平面図。 第２実施形態における回転コネクタの断面図。 第３実施形態において、収容空間内のリテーナ及びケーブルを示す平面図。

＜第１実施形態＞
以下、回転コネクタの第１実施形態を図１〜図５に従って説明する。
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。回転コネクタ１は、例えば車両に設けられ、回動操作されるステアリングホイールと車体とを電気的に接続するステアリングロールコネクタ４である。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。ステアリングロールコネクタ４において、ステータ２が、車体側に固定され、ロテータ３が、ステアリングホイール側に接続される。

ステータ２は、扁平な環状の底壁部５と、ステータ２の外周面を形成する円筒状の外筒部６とを有している。底壁部５及び外筒部６は、図示しない係合部により係合されている。底壁部５は、軸心Ｌ１上に貫通孔７を有している。ステータ２には、外部端子と接続するためのコネクタ８が設けられている。

ロテータ３は、扁平な環状の天壁部９と、ロテータ３の内周面を形成する内筒部１０とを有している。天壁部９には、貫通孔７と同軸上に貫通孔１１が設けられている。貫通孔７及び貫通孔１１には、例えばステアリングシャフトが挿通される。内筒部１０は、その径がステータ２の貫通孔７の径に合うように設けられている。ロテータ３には、外部端子と接続するためのコネクタ１２が設けられている。

ロテータ３は、内筒部１０とステータ２を介して対向する位置にスリーブ１３を有している。スリーブ１３のスリーブ本体１４は、内筒部１０の形状に沿った筒状をなしている。スリーブ本体１４の筒状の内側にステアリングシャフトが挿通される。スリーブ１３は、例えば図示しないスナップフィット構造によって内筒部１０に組み付けられている。また、スリーブ１３は、回転半径方向に突出したフランジ部１５を有している。フランジ部１５は、ステータ２の貫通孔７よりも径が大きく形成されている。このように、ロテータ３は、スリーブ１３及び内筒部１０でステータ２を挟み込み、ステータ２に相対回動可能に組み付けられている。

図３及び図４に示すように、回転コネクタ１には、ステータ２及びロテータ３に囲まれた環状体の領域により、収容空間２０が設けられている。具体的には、収容空間２０は、ロテータ３の天壁部９と、ロテータ３の内筒部１０と、ステータ２の外筒部６と、ステータ２の底壁部５とによって囲まれた空間である。

回転コネクタ１は、ロテータ３側に接続される機器とステータ２側に接続される機器とを電気接続するケーブル２１を備えている。ケーブル２１は、収容空間２０に収納されている。ケーブル２１の一例は、絶縁体で被覆されるとともに幅方向に並べられた複数の導線が平型に形成されたフレキシブルフラットケーブルである。ケーブル２１は、例えばロテータ３に接続されるステアリングホイールと、ステータ２に接続される車体とを電気接続する。ケーブル２１は、例えばステアリングホイールに設けられる、エアバッグ、ホーンスイッチ、ステアリングスイッチ、及びヒータ等のケーブルに接続される。

ケーブル２１は、外筒部６に沿って巻き付けられた外側巻部２２と、内筒部１０に沿って巻き付けられた内側巻部２３と、外側巻部２２及び内側巻部２３の中間で巻き方向を反転させる反転部２４とを備える。ケーブル２１は、外側巻部２２の端部がステータ２のコネクタ８に繋がり、内側巻部２３の端部がロテータ３のコネクタ１２に繋がっている。ケーブル２１は、外側巻部２２及び内側巻部２３で、巻き取り及び巻き送りが可能になっている。

回転コネクタ１は、ケーブル２１の巻き取り及び巻き送りを補助するリテーナ３０を備えている。リテーナ３０は、収容空間２０内で、軸心Ｌ１回りに回動可能である。リテーナ３０は、扁平な環状のベースリング３１と、ベースリング３１に軸支されて回動可能なローラ３２と、ベースリング３１から回転軸方向に突出して形成されたガイド壁３３とを備えている。ローラ３２及びガイド壁３３は、ベースリング３１において、周方向に交互に配置されている。

ガイド壁３３は、リテーナ３０の回転方向に沿って延びる長手の壁部３３１及び壁部３３２を備えている。壁部３３１は、回転半径方向の内向きに設けられ、内側巻部２３の巻き緩みを抑制する。壁部３３２は、回転半径方向の外向きに設けられ、外側巻部２２の巻き緩みを抑制する。また、ガイド壁３３は、壁部３３１及び壁部３３２の両端を接続するように、リテーナ３０の径方向に延びる短手の壁部３３３を備える。

回転コネクタ１は、ロテータ３の回転時にロテータ３の回転をリテーナ３０に伝達する伝達機構４０を備えている。本例の伝達機構４０は、ロテータ３に設けられた主動歯車４１と、主動歯車４１に従い回動する従動歯車４２と、リテーナ３０に設けられた内歯車４３と、を備える。これら歯車は、収容空間２０において、リテーナ３０とステータ２の底壁部５との間に配置される。

主動歯車４１は、ロテータ３の内筒部１０の外周に設けられている。主動歯車４１は、ロテータ３と一体回転する。従動歯車４２は、主動歯車４１に噛合する第１従動歯車４２ａと、第１従動歯車４２ａ及び内歯車４３に噛合する第２従動歯車４２ｂと、を有している。第１従動歯車４２ａ及び第２従動歯車４２ｂは、ステータ２の底壁部５に回動可能に軸支されている。内歯車４３は、リテーナ３０の外周に沿って、リテーナ３０のステータ２に対向する側に設けられている。主動歯車４１及び内歯車４３の間には、ケーブル２１の反転部２４の移動速度に合わせて、ギヤ比が設定されている。

次に、図５を用いて、回転コネクタ１の作用について説明する。
図５に示すように、ロテータ３がステータ２に対して、ロテータ３の天壁部９側から見て時計回り方向Ｃｗに相対回転した場合、本例では、ケーブル２１は、内側巻部２３で巻き送りされ、外側巻部２２で巻き取りされる。ケーブル２１の巻き取り及び巻き送りに伴い、ケーブル２１の反転部２４は、収容空間２０内で、時計回り方向Ｃｗに移動する。

ロテータ３が回転したとき、主動歯車４１は、ロテータ３と一体回転する。主動歯車４１の回転は、第１従動歯車４２ａ及び第２従動歯車４２ｂを介して、内歯車４３へ伝達される。リテーナ３０は、ロテータ３が時計回り方向Ｃｗに回転する場合、時計回り方向Ｃｗに回転する。ローラ３２及びガイド壁３３は、反転部２４と同じ方向に移動しながら、ケーブル２１の巻き取り及び巻き送りを補助する。ローラ３２及びガイド壁３３は、例えばケーブル２１に巻き緩みが発生することを抑制し、スムーズな巻取り及び巻き送りを可能にする。

主動歯車４１の回転は、主動歯車４１及び内歯車４３の間で設定されたギヤ比に従って、減速される。ギヤ比は、ケーブル２１の移動速度と、ローラ３２及びガイド壁３３の移動速度とが合うように設定されることが好ましい。これにより、ケーブル２１は、ローラ３２及びガイド壁３３と離間したままにすることができる。

上記の実施形態によれば、以下の効果を奏する。
本例では、ロテータ３の相対回転を、ケーブル２１の巻き取り及び巻き送りを補助するリテーナ３０に伝達して、リテーナ３０を回転させる伝達機構４０を備える。この構成によれば、リテーナ３０を回転させるために、ケーブル２１と接触する必要がない。ケーブル２１とリテーナ３０との接触部分を設けないで済むので、ケーブル２１の損傷を抑制可能となる。

本例では、伝達機構４０は、収容空間２０内に設けられている。この構成によれば、収容空間２０内に伝達機構４０を収容した状態で、運搬や組み付けが可能となる。また、収容空間２０の外にある場合と比較して、異物の侵入抑制に寄与する。

本例では、リテーナ３０は、リテーナ３０に固定されたガイド壁３３及び回動可能に軸支されたローラ３２を備える。この構成によれば、ケーブル２１のスムーズな巻き取り及び巻き送りを可能にする。また、ローラ３２は、回動するので、ケーブル２１と接触した場合に、摩擦が生じ難い。

本例では、ケーブル２１は、外側巻部２２及び内側巻部２３の間に巻き取り方向を反転させる反転部２４を有し、伝達機構４０は、ロテータ３が回転時に、収容空間２０内で反転部２４が移動する速度に合わせて、ロテータ３の回転を減速してリテーナ３０に伝達する。この構成によれば、リテーナ３０がケーブル２１の反転部２４に接触し難くなる。これは、ケーブル２１の損傷抑制に寄与する。

＜第２実施形態＞
次に、回転コネクタの第２実施形態について、図６に従って説明する。第２実施形態は、伝達機構４０の配置位置について第１実施形態と主に異なる。よって、第１実施形態と同一の部材構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図６に示すように、伝達機構４０には、主動歯車４１、従動歯車４２、及び内歯車４３が、ステータ２の底壁部５において収容空間２０に対向する面の裏面５ａ側に配置されている。すなわち、これら歯車は、収容空間２０の外側に配置されている。主動歯車４１は、スリーブ１３に設けられている。第１従動歯車４２ａ及び第２従動歯車４２ｂは、底壁部５の裏面５ａ側に軸支されている。内歯車４３は、リテーナ３０のベースリング３１から回転軸方向に沿って底壁部５の裏面５ａ側へ突出する態様で設けられている。この構成によっても、伝達機構４０によって、ロテータ３の回転をリテーナ３０へ伝達することができる。

以上により、本例では、収容空間２０の外側に伝達機構４０を備えた。この構成によれば、伝達機構４０を収容空間２０の外側に配置することにより、収容空間２０の内側に配置する場合と比較して、伝達機構４０の組付けが容易になる。

＜第３実施形態＞
次に、回転コネクタの第３実施形態について、図７に従って説明する。第３実施形態も、第１実施形態と同一の部材構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図７に示すように、本例のリテーナ３０は、ベースリング３１から回転軸方向に突出したガイド壁３３として、回転半径方向の内側寄りに配置された第１ガイド壁３３ａと、外側寄りに配置された第２ガイド壁３３ｂとを有している。第１ガイド壁３３ａ及び第２ガイド壁３３ｂは、ベースリング３１上において、周方向に交互に配置されている。第１ガイド壁３３ａが内側巻部２３の巻き緩みを抑制し、第２ガイド壁３３ｂが外側巻部２２の巻き緩みを抑制する。

以上により、本例では、リテーナ３０にガイド壁３３のみを有する。この構成によれば、リテーナ３０にローラ３２を設ける場合と比較して、部品点数の削減に寄与する。
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。

［ロテータ３及びステータ２について］
・各実施形態において、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。
・各実施形態において、ロテータ３及びステータ２によって形成される収容空間２０は、実施形態に限定されない。例えば、閉じられた空間になっていなくてもよい。
・各実施形態において、回転コネクタ１と接続されるステアリングホイールの各部は特に限定されない。例えば、エアバッグ機能、ホーンスイッチ、ステアリングスイッチ、ヒータの電源等の機能に適用できる。
・各実施形態において、回転コネクタ１はステアリングロールコネクタに限らず、種々のコネクタ部品として適用可能である。
・各実施形態において、回転コネクタ１は車両用に限らず、他の装置や機器に使用してもよい。

［ケーブル２１について］
・各実施形態において、ケーブル２１の本数は、特に限定されない。ケーブル２１は、１本でもよいし、２本でもよいし、３本以上でもよい。
・各実施形態において、ケーブル２１が繋がるコネクタ８，１２の個数は、特に限定されない。コネクタ８，１２は、それぞれ、１つでもよいし、２つでもよいし、３つ以上でもよい。
・各実施形態において、ケーブル２１の仕様は限定されない。例えば、一つのケーブル２１が複数の機能を電機接続してもよいし、規定の機能を担わず予備として配置されるものがあってもよい。

［リテーナ３０について］
・各実施形態において、リテーナ３０には、ローラ３２のみが設けられていてもよい。すなわち、リテーナ３０は、ローラ３２及びガイド壁３３の少なくとも一方を備えていればよい。
・各実施形態において、ガイド壁３３は、回転半径方向の外向き及び内向きに壁を有するものに限定されず、種々の形状をとってもよい。例えば、回転半径方向の外側及び内側のいずれか一方が開口になっていてもよいし、周方向に長手の壁が設けられていてもよい。
・各実施形態において、ガイド壁３３及びローラ３２の配置、形状、及び個数は特に限定されない。例えば、ガイド壁３３とローラ３２との個数が異なっていてもよい。
・各実施形態において、リテーナ３０は、実施形態に限らず、ケーブル２１の巻き取り及び巻き送りを補助するものであればよい。
・各実施形態において、リテーナ３０の配置位置は、ケーブル２１と底壁部５との間に限定されず、ケーブル２１と天壁部９との間に配置されてもよい。

［伝達機構４０について］
・各実施形態において、伝達機構４０に設けられる従動歯車４２は、２つに限定されず、１つでもよいし、３つ以上でもよい。また、主動歯車４１に複数の従動歯車４２が噛合していてもよい。
・各実施形態において、主動歯車４１、従動歯車４２、及び内歯車４３の歯数や直径は、適宜変更可能である。
・各実施形態において、伝達機構４０は、ロテータ３の回転を減速して伝達することに限定されない。ギヤ比は、仕様に応じて適宜変更可能である。
・各実施形態において、従動歯車４２がリテーナ３０に軸支されてもよいし、内歯車４３がステータ２に設けられてもよい。これは、伝達機構４０に遊星歯車を用いる場合に適用される。
・各実施形態において、伝達機構４０は、一対の回転部材が摺動することにより回転を伝達するものでもよい。
・各実施形態において、伝達機構４０は、実施形態に限定されず、遊星歯車を用いてもよいし、ベルトを用いてもよいし、チェーンを用いてもよいし、これらの組み合わせでもよい。
・各実施形態において、伝達機構４０は、ロテータ３の同方向にリテーナ３０を回転させるように回転を伝達したが、反対方向に回転させてもよい。これは、ケーブル２１の巻き方に応じて適宜変更可能である。

１…回転コネクタ、２…ステータ、３…ロテータ、４…ステアリングロールコネクタ、５…底壁部、６…外筒部、９…天壁部、１０…内筒部、１２…コネクタ、１３…スリーブ、１４…スリーブ本体、１５…フランジ部、２０…収容空間、２１…ケーブル、２２…外側巻部、２３…内側巻部、２４…反転部、３０…リテーナ、３１…ベースリング、３２…ローラ、３３…ガイド壁、４０…伝達機構、４１…主動歯車、４２…従動歯車、４３…内歯車。

Claims (5)

1. ステータと、
   前記ステータに対して相対回転し、前記ステータとの間で環状体の収容空間を形成するロテータと、
   前記ステータ側に接続される機器と前記ロテータ側に接続される機器とを電気的に接続するとともに、前記ステータと前記ロテータとの間で巻き取り及び巻き送りが可能なように前記収容空間に収容されたケーブルと、
   前記ロテータの回転方向に沿って回動可能であり、前記ケーブルの巻き取り及び巻き送りを補助するリテーナと、
   前記ロテータの前記相対回転に従動して前記リテーナを回転させるように、前記相対回転を前記リテーナへと伝達する伝達機構と、
   を備える回転コネクタ。
2. 前記伝達機構は、前記収容空間内に設けられている
   請求項１に記載の回転コネクタ。
3. 前記伝達機構は、前記収容空間外に設けられている
   請求項１に記載の回転コネクタ。
4. 前記リテーナは、前記リテーナに固定されたガイド壁、及び回動可能に軸支されたローラの少なくとも一方を備える
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の回転コネクタ。
5. 前記ケーブルは、前記ステータと前記ロテータとの間の巻き取り方向を反転させる反転部を有し、
   前記伝達機構は、前記ロテータの前記相対回転によって前記収容空間内で前記反転部が移動する速度に合わせて、前記相対回転を減速して伝達する
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の回転コネクタ。