JP4101001B2 - 移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法及び移動体への給電装置 - Google Patents
移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法及び移動体への給電装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器のカバーや、自動車のドアーのような固定体に対して移動する移動体との間にフラットケーブルが配線されて、移動体の移動に応じて該フラットケーブルが巻き取り、繰り出されて給電が行われる移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法及び移動体への給電装置、移動体への給電方法及び移動体への給電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器や自動車等の電気配線にフラットケーブルが用いられるようになってきている。このフラットケーブルは、銅やアルミニュウム等の帯状導体よりなるフラット導体が平行に複数条並設され、これらフラット導体がポリエチレンテレフタレートの如きプラスチックよりなるフラット絶縁被覆で一括して被覆された構造になっている。
【０００３】
このようなフラットケーブルは、その反発力の強さを利用して、自動車のラゲッジドアやスライドドア等の移動体への給電手段として利用されている。
【０００４】
この際に用いられる従来の移動体への給電装置は、図７及び図８に示すように、固定体である自動車のボデイに筐体１が固定され、この筐体１のほぼ中心に半径Ｒ0 の巻き芯２が設けられ、この巻き芯２に一端側が固定されて渦巻き状に巻き付けられたフラットケーブル３の他端側が筐体１の入出筒部１ａを入出口４を経て移動体の移動に応じて引き出されて筐体１からの繰り出し長さが変更されるようになっている。入出筒部１ａから繰り出されるフラットケーブル３の他端側は、図示しない移動体であるドアに搭載されているランプ、モータ、制御機器といった電気機器の端末に接続されている。また、巻き芯２に巻き取られたフラットケーブル３の一端側は、巻き芯２の軸位置をずらして仕切り板５の反対側のフラットケーブル引き出し窓６から引き出され、図示しない固定体の給電配電部に接続されている。
【０００５】
なお、巻き芯２の半径Ｒ0 は、使用されるフラットケーブル３が折れ曲がったり、曲げられることによって生ずる自己復元力が失われないような径に設定されている。
【０００６】
この移動体への給電装置の動作原理は、例えば、巻き取り式コンベックスや巻尺のように回転バネの力によって巻き数を変えて、繰り出し、巻き取りを行う機構とは異なり、筐体１から該フラットケーブル３を繰り出した時の巻き数と、該フラットケーブル３を該筐体１内に巻き取った時の巻き数とが同じであって、渦巻き状の巻き径が変化することによってフラットケーブル３の繰り出し、巻き取りが行われるようになっている。
【０００７】
即ち、図９において、フラットケーブル３を矢印Ａ方向に巻き取る力は、フラットケーブル３を巻き戻そうとする剛性によって、フラットケーブル３を矢印Ｂ方向に押し広げようとする力が働いて、外円周長が大きくなるように変化し、フラットケーブル３が矢印Ｃ方向に移動することにより得られる。
【０００８】
従って、フラットケーブル３を一杯に筐体１から繰り出した図１０の状態の巻き芯２へのフラットケーブル３の巻回数と、筐体１にフラットケーブル３が引き込まれた図１１の状態でのフラットケーブル３の巻回数は同じである。
【０００９】
この場合、筐体１から引き出されるフラットケーブル３の長さと、筐体１内でフラットケーブル３が巻き広げられる最大径が規制されると、巻き芯２に巻き付けるフラットケーブル３の巻回数を設計する必要があり、巻回数が少ないと必要なフラットケーブル３の長さを繰り出すことができず、巻回数が多過ぎると必要以上のフラットケーブル３を使用することになり不経済である。
【００１０】
従来、このような移動体への給電装置のフラットケーブル３の巻回数の設計は、実際に必要な長さより長めのフラットケーブル３を用い、実際に任意の巻回数を巻き芯２の外周に巻き付けて、必要なフラットケーブル３の繰り出し長さを確認することにより行っていた。
【００１１】
即ち、図１２のようにフラットケーブルの繰り出し長さと巻き芯に対する巻回数の検討治具７を用い、その作業板８の中心部に立設された巻き芯２に対して放射状にガイド溝９を設け、これらガイド溝９を利用して規制される巻外径になるように移動軸１０を、その外周のネジ部１１に螺合した図示しないナットで作業板８を挟持することにより固定して、端末を巻き芯２に固定したフラットケーブル３を各移動軸１０の内側になるように巻き芯２の外周に何回か巻き付け、試行錯誤でフラットケーブル３の必要繰り出し長さと巻き芯２に対する巻回数の関係を探って確認していた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにフラットケーブル３の巻回数の確認のために、いちいちフラットケーブル３を治具７にセットしたり、何回も巻回数を変化させて繰り出し長さを確認するという作業を行うと、手間と時間が非常にかかる問題点があった。
【００１３】
本発明の目的は、筐体の大きさと必要繰り出し長さが与えられた際の、フラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設定を容易に行える移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、筐体の大きさと必要繰り出し長さが与えられた際の、フラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設定を容易に行って組み立てることができる移動体への給電装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、筐体内に設けられた巻き芯と、巻き芯に一端側が固定されて該巻き芯の外周に渦巻き状に巻かれ、他端が筐体に設けられた入出口を通して外部に引き出されて移動体に給電するために該移動体に接続されるフラットケーブルとを備えて、筐体からフラットケーブルを繰り出した時のフラットケーブルの巻き数とフラットケーブルを筐体内に巻き取った時のフラットケーブルの巻き数とが同じになるように構成され、移動体の移動に応じて筐体内からフラットケーブルを繰り出す際には筐体内で渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を小さくしながらフラットケーブルを筐体から繰り出し、移動体の移動に応じて筐体内にフラットケーブルを巻き取る際にはフラットケーブルの自己復元力により筐体内で渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を拡大させることによりフラットケーブルを筐体内に引き込むように構成されて、フラットケーブルを通して移動体に給電する移動体への給電装置のフラットケーブルの巻き数を決定するフラットケーブル巻き数設計方法を対象とする。
【００１６】
本発明に係る移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法では、巻き芯の外周に渦巻き状に巻回されるフラットケーブルの巻き数を、フラットケーブルの最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、フラットケーブルを筐体内に巻き取った際の最大巻き半径をＲ1 、フラットケーブルが巻き芯の外周から接線方向に引き出された際の巻き径接点からの必要繰り出し長さをＬ0 としたときに、式Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]により求められる数値以上に設定する。
【００２３】
このような数式を用いると、巻き芯に対するフラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設計を非常に容易に行うことができる。
【００２４】
また本発明は、筐体内に設けられた巻き芯と、巻き芯に一端側が固定されて該巻き芯の周りに渦巻き状に巻かれ、他端が筐体に設けられた入出口を通して外部に引き出されて移動体に搭載された電気機器に給電するために該電気機器に接続されるフラットケーブルとを備えて、筐体からフラットケーブルを繰り出した時のフラットケーブルの巻き数とフラットケーブルを筐体内に巻き取った時のフラットケーブルの巻き数とが同じになるように構成され、移動体の移動に応じて筐体内からフラットケーブルを繰り出す際には筐体内で 渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を小さくしながらフラットケーブルを筐体から繰り出し、移動体の移動に応じて筐体内にフラットケーブルを巻き取る際にはフラットケーブルの自己復元力により筐体内で渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を拡大させることによりフラットケーブルを筐体内に引き込むように構成されて、フラットケーブルを通して前記移動体に給電する移動体への給電装置を対象とする。
【００２５】
本発明に係る移動体への給電装置では、巻き芯の外周に渦巻き状に巻かれるフラットケーブルの巻き数が、フラットケーブルの最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、フラットケーブルを筐体内に巻き取った際の最大巻き半径をＲ1 、フラットケーブルが巻き芯の外周から接線方向に引き出される際の巻き径接点からの必要繰り出し長さをＬ0 としたときに、式Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]により求められる数値以上に設定される。
【００２６】
このような数式を用いると、巻き芯に対するフラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設定を非常に容易に行って組み立てを行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法及び移動体への給電装置、移動体への給電方法及び移動体への給電装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２８】
図１及び図２は本発明に係る移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法及び移動体への給電装置の実施の形態の一例を示したもので、図１は移動体への給電装置からフラットケーブルを引き出した時の理論的長さを示すモデル図、図２は移動体への給電装置へのフラットケーブルの巻き取り時の理論的長さを示すモデル図である。
【００２９】
本例の移動体への給電装置でも、巻き芯２の外周にフラットケーブル３が渦巻き状に巻き付けられている。
【００３０】
この移動体への給電装置の巻き芯２からフラットケーブル３を一杯に繰り出した状態を示す図１でのフラットケーブル３の長さは、巻き芯２の外周から接線方向に引き出される際の巻き径接点１２から繰り出された長さＬ0 と、半径Ｒ0 の巻き芯２にｎ回巻かれたフラットケーブル３の長さを和したもので表わすことができる。即ち、その長さは、［２πＲ0 ・ｎ＋Ｌ0 ］にほぼ等しい。
【００３１】
一方、フラットケーブル３が最大巻き半径Ｒ1 で巻き込まれた図２でのフラットケーブル３の長さは、［２πＲ1 ・ｎ］にほぼ等しくなる。しかしながら、図２においては、前記図１におけるフラットケーブル３の長さに比べ、実際は図１１に示すように全ての巻き層のフラットケーブル３が最大巻き半径Ｒ1 ではなく、巻き半径Ｒ2 のような状態の巻き層があることから、実際上は、図２ではフラットケーブル３の長さを長く見積もっていることになる。図２におけるフラットケーブル３の長さは、僅かに図１におけるフラットケーブル３の長さより長く、
（２πＲ0 ・ｎ＋Ｌ0 ）＜２πＲ1 ・ｎ
の関係が成り立つ。
【００３２】
この関係から、ｎ＞Ｌ0 ／[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]
となり、繰り出し必要長さＬ0 と最大巻き半径Ｒ1 が決められた時の最小巻き回数ｎを算出することができる。
【００３３】
例えば、最大巻き半径Ｒ1 ＝20ｍｍ、フラットケーブル３の繰り出し必要長さＬ0 ＝330 ｍｍの時に、巻き芯２の半径Ｒ0 ＝12ｍｍと設計すると、ｎ＞6.6 となり、ｎ＝７として設計したところ、最大巻き半径Ｒ1 ＝20ｍｍとなる筐体１でフラットケーブル３の巻き径接点１２から340 ｍｍ繰り出される移動体への給電装置を製作することができた。
【００３４】
他のＬ0 ，Ｒ1 に対応した設計と実際の関係を検証したところ、計算値ｎの５〜10％加算または小数点を切り上げた巻き回数ｎが適切な設計であることが判った。
【００３５】
このため本例の移動体への給電装置では、巻き芯２の外周に対するフラットケーブル３の渦巻き状の巻き数を、フラットケーブル３の最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、フラットケーブル３の最大巻き半径をＲ1 、フラットケーブル３が巻き芯２の外周から接線方向に引き出される際の巻き径接点１２からの必要繰り出し長さＬ0 に基づいて求められる下式の巻き数
Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]
以上に設定する。
【００３６】
このような数式を用いると、必要な繰り出し長さＬ0 と定められた筐体１の大きさに対してフラットケーブル３の渦巻き状の巻き数の設定を非常に容易に行って組み立てを行うことができる。
【００３７】
図３及び図４は本発明に係る移動体への給電方法及び移動体への給電装置の実施の形態の一例を示したもので、図３は本例の移動体への給電装置の斜視図、図４は図３の縦断面図である。なお、前述した移動体への給電装置と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００３８】
本例の移動体への給電装置は、前述したもの同様に、筐体１内の巻き芯２の外周に渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３が、該筐体１からフラットケーブル３を繰り出した時の巻き数とフラットケーブル３を該筐体１内に巻き取った時の巻き数とが同じであって、巻き径が変化することによってフラットケーブル３の繰り出し、巻き取りが行われて移動体への給電が該フラットケーブルを経て行われるようになっている。
【００３９】
特に本例の移動体への給電装置では、渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の最外層の外周に接して巻き芯２の方向に向かって押圧する複数の押圧部材１３と、各押圧部材１３を巻き芯２の方向に向かって付勢するコイルバネよりなる付勢部材１４とを備えている。
【００４０】
本例では、各押圧部材１３が、渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の最外層の外周に接して巻き芯２の方向に向かって押圧できるように、筐体１の上板１ｂに巻き芯２に対して放射状にガイド溝１５が設けられている。これらガイド溝１５には移動軸１６が巻き芯２の方向に向かって移動できるようにそれぞれ嵌め込まれている。各移動軸１６の上端には、これら移動軸１６がガイド溝１５から外れないように、その上端にガイド溝１５より幅広の軸突起１６ａが拡径されて設けられている。各移動軸１６の外周には、フラットケーブル３の最外層の外周に接して回転する回転ローラ１７が回転自在に嵌め付けられている。コイルバネよりなる各付勢部材１４は、回転ローラ１７の下部側に接して巻き芯２方向に押圧するようになっている。
【００４１】
渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の幅方向の一方の側で下向きとなる側面に接して回転する板状の回転体１８が筐体１内に回転自在に設けられている。回転体１８は、その回転中心の下部に下向きに突設された回転軸１９を備え、この回転軸１９が軸受２０で回転自在に筐体１に支持されている。
【００４２】
次に、このような移動体への給電装置を用いた移動体への給電方法について説明する。
【００４３】
本例の移動体への給電方法では、渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の最外層の外周に接して巻き芯２の方向に向かって押圧する複数の押圧部材１３によって押圧しながら、フラットケーブル３の繰り出し、巻き取りを行う。
【００４４】
このように渦巻き状に巻かれたフラットケーブル２の最外層を押圧部材１３によって巻き芯２の方向に向かって押圧すると、フラットケーブル３の巻き取り時に、筐体１内で渦巻き状のフラットケーブル３の最外層のみが急激に筐体１内に一杯に広がるのを防止でき、フラットケーブル３の巻き取りを最後まで容易に行うことができる。
【００４５】
また、押圧部材１３として、フラットケーブル３の最外層に接して回転する回転ローラ１７を用いると、押圧部材１３によりフラットケーブル３に作用する摩擦抵抗を低減することができる。
【００４６】
さらに、渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の下側となる側面に接して回転する回転体１８を設けると、渦巻き状のフラットケーブル３の巻き芯２を垂直向きにして用いる場合に、筐体１の底壁側とフラットケーブル３の側面との接触部での摩擦抵抗を低減することができる。
【００４７】
回転体１８の代わりに、フラットケーブル３の下側となる側面に対向する筐体１の底面に、巻き芯２に対して放射状のリブを突設しても、同様の効果を得ることができる。
【００４８】
図５及び図６は本例の移動体への給電装置の他の例を示したものである。
【００４９】
図５に示す移動体への給電装置では、各押圧部材１３を引張りバネよりなる付勢部材１４で巻き芯２に引っ張って、これら押圧部材１３によって渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の最外層の外周に接触させて巻き芯２の方向に向かって押圧する構成としている。その他の構成は、前述した例と同様になっている。
【００５０】
このような構成でも、前述した例と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図６に示す移動体への給電装置では、各押圧部材１３の基端側がバネ付き支持軸２１に回転自在に支持されていて、支持するバネによって該押圧部材１３の先端側が渦巻き状のフラットケーブル３の最外層の外周を巻き芯２の方向に押圧する構成となっている。
【００５２】
このような構成でも、フラットケーブル３の巻き取り時に、筐体１内で渦巻き状のフラットケーブル３の最外層のみが急激に筐体１内に一杯に広がるのを防止でき、フラットケーブル３の巻き取りを最後まで容易に行うことができる。
【００５３】
図３〜図６に示す移動体への給電装置による移動体への給電方法では、巻き芯２がある場合について説明したが、巻き芯２はなくてもよい。
【００５４】
この場合の移動体への給電方法は、渦巻き状に巻かれたフラットケーブルの最外層の外周に接して渦巻の中心の方向に向かって押圧する複数の押圧部材によって押圧しながら、フラットケーブルの繰り出し、巻き取りを行うことになる。
【００５５】
また、この場合の移動体への給電装置は、渦巻き状に巻かれたフラットケーブルの最外層の外周に接して渦巻の中心の方向に向かって押圧する複数の押圧部材と、各押圧部材を渦巻の中心の方向に向かって付勢する付勢部材とを備えた構成になる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係る移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法では、巻き芯の外周に対するフラットケーブルの渦巻き状の巻き数を、フラットケーブルの最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、フラットケーブルの最大巻き半径をＲ1 、フラットケーブルが巻き芯の外周から接線方向に引き出される際の巻き径接点からの必要繰り出し長さＬ0 に基づいて求められる下式の巻き数
Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]
以上に設定するので、筐体の大きさと必要繰り出し長さが与えられた際の、フラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設計を、この数式を用いることにより非常に容易に行うことができる。
【００５７】
また本発明に係る移動体への給電装置では、巻き芯の外周に対するフラットケーブルの渦巻き状の巻き数が、フラットケーブルの最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、フラットケーブルの最大巻き半径をＲ1 、フラットケーブルが巻き芯の外周から接線方向に引き出される際の巻き径接点からの必要繰り出し長さＬ0 に基づいて求められる下式の巻き数
Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]
以上に設定されているので、筐体の大きさと必要繰り出し長さが与えられた際の、フラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設定を、この数式を用いることにより非常に容易に行って組み立てを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る移動体への給電装置の実施の形態の一例で、該移動体への給電装置からフラットケーブルを引き出した時の理論的長さを示すモデル図である。
【図２】 本発明に係る移動体への給電装置の実施の形態の一例で、該移動体への給電装置へのフラットケーブルの巻き取り時の理論的長さを示すモデル図である。
【図３】 本発明に係る移動体への給電装置の実施の形態の一例の斜視図である。
【図４】 図３の縦断面図である。
【図５】 図３に示す移動体への給電装置の他の例の平面図である。
【図６】 図３に示す移動体への給電装置の更に他の例の平面図である。
【図７】 従来の移動体への給電装置の横断平面図である。
【図８】 従来の移動体への給電装置の縦断面図である。
【図９】 従来の移動体への給電装置でフラットケーブルが巻き取られる過程を示す説明図である。
【図１０】 従来の移動体への給電装置でフラットケーブルが繰り出された状態を示す説明図である。
【図１１】 従来の移動体への給電装置でフラットケーブルが巻き取られた状態を示す説明図である。
【図１２】 従来の移動体への給電装置でフラットケーブルの巻き数を決める治具の斜視図である。
【図１３】 従来の移動体への給電装置で、渦巻き状のフラットケーブルの最外層のみが筐体内に広がってしまった状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 筐体
１ａ 入出筒部
１ｂ 上板
２ 巻き芯
３ フラットケーブル
４ 入出口
５ 仕切り板
６ 引き出し窓
７ 検討治具
８ 作業板
９ ガイド溝
１０ 移動軸
１１ ネジ部
１２ 巻き径接点
１３ 押圧部材
１４ 付勢部材
１５ ガイド溝
１６ 移動軸
１６ａ 軸突起
１７ 回転ローラ
１８ 回転体
１９ 回転軸
２０ 軸受
２１ バネ付き支持軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器のカバーや、自動車のドアーのような固定体に対して移動する移動体との間にフラットケーブルが配線されて、移動体の移動に応じて該フラットケーブルが巻き取り、繰り出されて給電が行われる移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法及び移動体への給電装置、移動体への給電方法及び移動体への給電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器や自動車等の電気配線にフラットケーブルが用いられるようになってきている。このフラットケーブルは、銅やアルミニュウム等の帯状導体よりなるフラット導体が平行に複数条並設され、これらフラット導体がポリエチレンテレフタレートの如きプラスチックよりなるフラット絶縁被覆で一括して被覆された構造になっている。
【０００３】
このようなフラットケーブルは、その反発力の強さを利用して、自動車のラゲッジドアやスライドドア等の移動体への給電手段として利用されている。
【０００４】
この際に用いられる従来の移動体への給電装置は、図７及び図８に示すように、固定体である自動車のボデイに筐体１が固定され、この筐体１のほぼ中心に半径Ｒ0 の巻き芯２が設けられ、この巻き芯２に一端側が固定されて渦巻き状に巻き付けられたフラットケーブル３の他端側が筐体１の入出筒部１ａを入出口４を経て移動体の移動に応じて引き出されて筐体１からの繰り出し長さが変更されるようになっている。入出筒部１ａから繰り出されるフラットケーブル３の他端側は、図示しない移動体であるドアに搭載されているランプ、モータ、制御機器といった電気機器の端末に接続されている。また、巻き芯２に巻き取られたフラットケーブル３の一端側は、巻き芯２の軸位置をずらして仕切り板５の反対側のフラットケーブル引き出し窓６から引き出され、図示しない固定体の給電配電部に接続されている。
【０００５】
なお、巻き芯２の半径Ｒ0 は、使用されるフラットケーブル３が折れ曲がったり、曲げられることによって生ずる自己復元力が失われないような径に設定されている。
【０００６】
この移動体への給電装置の動作原理は、例えば、巻き取り式コンベックスや巻尺のように回転バネの力によって巻き数を変えて、繰り出し、巻き取りを行う機構とは異なり、筐体１から該フラットケーブル３を繰り出した時の巻き数と、該フラットケーブル３を該筐体１内に巻き取った時の巻き数とが同じであって、渦巻き状の巻き径が変化することによってフラットケーブル３の繰り出し、巻き取りが行われるようになっている。
【０００７】
即ち、図９において、フラットケーブル３を矢印Ａ方向に巻き取る力は、フラットケーブル３を巻き戻そうとする剛性によって、フラットケーブル３を矢印Ｂ方向に押し広げようとする力が働いて、外円周長が大きくなるように変化し、フラットケーブル３が矢印Ｃ方向に移動することにより得られる。
【０００８】
従って、フラットケーブル３を一杯に筐体１から繰り出した図１０の状態の巻き芯２へのフラットケーブル３の巻回数と、筐体１にフラットケーブル３が引き込まれた図１１の状態でのフラットケーブル３の巻回数は同じである。
【０００９】
この場合、筐体１から引き出されるフラットケーブル３の長さと、筐体１内でフラットケーブル３が巻き広げられる最大径が規制されると、巻き芯２に巻き付けるフラットケーブル３の巻回数を設計する必要があり、巻回数が少ないと必要なフラットケーブル３の長さを繰り出すことができず、巻回数が多過ぎると必要以上のフラットケーブル３を使用することになり不経済である。
【００１０】
従来、このような移動体への給電装置のフラットケーブル３の巻回数の設計は、実際に必要な長さより長めのフラットケーブル３を用い、実際に任意の巻回数を巻き芯２の外周に巻き付けて、必要なフラットケーブル３の繰り出し長さを確認することにより行っていた。
【００１１】
即ち、図１２のようにフラットケーブルの繰り出し長さと巻き芯に対する巻回数の検討治具７を用い、その作業板８の中心部に立設された巻き芯２に対して放射状にガイド溝９を設け、これらガイド溝９を利用して規制される巻外径になるように移動軸１０を、その外周のネジ部１１に螺合した図示しないナットで作業板８を挟持することにより固定して、端末を巻き芯２に固定したフラットケーブル３を各移動軸１０の内側になるように巻き芯２の外周に何回か巻き付け、試行錯誤でフラットケーブル３の必要繰り出し長さと巻き芯２に対する巻回数の関係を探って確認していた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにフラットケーブル３の巻回数の確認のために、いちいちフラットケーブル３を治具７にセットしたり、何回も巻回数を変化させて繰り出し長さを確認するという作業を行うと、手間と時間が非常にかかる問題点があった。
【００１３】
本発明の目的は、筐体の大きさと必要繰り出し長さが与えられた際の、フラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設定を容易に行える移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、筐体の大きさと必要繰り出し長さが与えられた際の、フラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設定を容易に行って組み立てることができる移動体への給電装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、筐体内に設けられた巻き芯と、巻き芯に一端側が固定されて該巻き芯の外周に渦巻き状に巻かれ、他端が筐体に設けられた入出口を通して外部に引き出されて移動体に給電するために該移動体に接続されるフラットケーブルとを備えて、筐体からフラットケーブルを繰り出した時のフラットケーブルの巻き数とフラットケーブルを筐体内に巻き取った時のフラットケーブルの巻き数とが同じになるように構成され、移動体の移動に応じて筐体内からフラットケーブルを繰り出す際には筐体内で渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を小さくしながらフラットケーブルを筐体から繰り出し、移動体の移動に応じて筐体内にフラットケーブルを巻き取る際にはフラットケーブルの自己復元力により筐体内で渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を拡大させることによりフラットケーブルを筐体内に引き込むように構成されて、フラットケーブルを通して移動体に給電する移動体への給電装置のフラットケーブルの巻き数を決定するフラットケーブル巻き数設計方法を対象とする。
【００１６】
本発明に係る移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法では、巻き芯の外周に渦巻き状に巻回されるフラットケーブルの巻き数を、フラットケーブルの最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、フラットケーブルを筐体内に巻き取った際の最大巻き半径をＲ1 、フラットケーブルが巻き芯の外周から接線方向に引き出された際の巻き径接点からの必要繰り出し長さをＬ0 としたときに、式Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]により求められる数値以上に設定する。
【００２３】
このような数式を用いると、巻き芯に対するフラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設計を非常に容易に行うことができる。
【００２４】
また本発明は、筐体内に設けられた巻き芯と、巻き芯に一端側が固定されて該巻き芯の周りに渦巻き状に巻かれ、他端が筐体に設けられた入出口を通して外部に引き出されて移動体に搭載された電気機器に給電するために該電気機器に接続されるフラットケーブルとを備えて、筐体からフラットケーブルを繰り出した時のフラットケーブルの巻き数とフラットケーブルを筐体内に巻き取った時のフラットケーブルの巻き数とが同じになるように構成され、移動体の移動に応じて筐体内からフラットケーブルを繰り出す際には筐体内で 渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を小さくしながらフラットケーブルを筐体から繰り出し、移動体の移動に応じて筐体内にフラットケーブルを巻き取る際にはフラットケーブルの自己復元力により筐体内で渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を拡大させることによりフラットケーブルを筐体内に引き込むように構成されて、フラットケーブルを通して前記移動体に給電する移動体への給電装置を対象とする。
【００２５】
本発明に係る移動体への給電装置では、巻き芯の外周に渦巻き状に巻かれるフラットケーブルの巻き数が、フラットケーブルの最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、フラットケーブルを筐体内に巻き取った際の最大巻き半径をＲ1 、フラットケーブルが巻き芯の外周から接線方向に引き出される際の巻き径接点からの必要繰り出し長さをＬ0 としたときに、式Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]により求められる数値以上に設定される。
【００２６】
このような数式を用いると、巻き芯に対するフラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設定を非常に容易に行って組み立てを行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法及び移動体への給電装置、移動体への給電方法及び移動体への給電装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２８】
図１及び図２は本発明に係る移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法及び移動体への給電装置の実施の形態の一例を示したもので、図１は移動体への給電装置からフラットケーブルを引き出した時の理論的長さを示すモデル図、図２は移動体への給電装置へのフラットケーブルの巻き取り時の理論的長さを示すモデル図である。
【００２９】
本例の移動体への給電装置でも、巻き芯２の外周にフラットケーブル３が渦巻き状に巻き付けられている。
【００３０】
この移動体への給電装置の巻き芯２からフラットケーブル３を一杯に繰り出した状態を示す図１でのフラットケーブル３の長さは、巻き芯２の外周から接線方向に引き出される際の巻き径接点１２から繰り出された長さＬ0 と、半径Ｒ0 の巻き芯２にｎ回巻かれたフラットケーブル３の長さを和したもので表わすことができる。即ち、その長さは、［２πＲ0 ・ｎ＋Ｌ0 ］にほぼ等しい。
【００３１】
一方、フラットケーブル３が最大巻き半径Ｒ1 で巻き込まれた図２でのフラットケーブル３の長さは、［２πＲ1 ・ｎ］にほぼ等しくなる。しかしながら、図２においては、前記図１におけるフラットケーブル３の長さに比べ、実際は図１１に示すように全ての巻き層のフラットケーブル３が最大巻き半径Ｒ1 ではなく、巻き半径Ｒ2 のような状態の巻き層があることから、実際上は、図２ではフラットケーブル３の長さを長く見積もっていることになる。図２におけるフラットケーブル３の長さは、僅かに図１におけるフラットケーブル３の長さより長く、
（２πＲ0 ・ｎ＋Ｌ0 ）＜２πＲ1 ・ｎ
の関係が成り立つ。
【００３２】
この関係から、ｎ＞Ｌ0 ／[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]
となり、繰り出し必要長さＬ0 と最大巻き半径Ｒ1 が決められた時の最小巻き回数ｎを算出することができる。
【００３３】
例えば、最大巻き半径Ｒ1 ＝20ｍｍ、フラットケーブル３の繰り出し必要長さＬ0 ＝330 ｍｍの時に、巻き芯２の半径Ｒ0 ＝12ｍｍと設計すると、ｎ＞6.6 となり、ｎ＝７として設計したところ、最大巻き半径Ｒ1 ＝20ｍｍとなる筐体１でフラットケーブル３の巻き径接点１２から340 ｍｍ繰り出される移動体への給電装置を製作することができた。
【００３４】
他のＬ0 ，Ｒ1 に対応した設計と実際の関係を検証したところ、計算値ｎの５〜10％加算または小数点を切り上げた巻き回数ｎが適切な設計であることが判った。
【００３５】
このため本例の移動体への給電装置では、巻き芯２の外周に対するフラットケーブル３の渦巻き状の巻き数を、フラットケーブル３の最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、フラットケーブル３の最大巻き半径をＲ1 、フラットケーブル３が巻き芯２の外周から接線方向に引き出される際の巻き径接点１２からの必要繰り出し長さＬ0 に基づいて求められる下式の巻き数
Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]
以上に設定する。
【００３６】
このような数式を用いると、必要な繰り出し長さＬ0 と定められた筐体１の大きさに対してフラットケーブル３の渦巻き状の巻き数の設定を非常に容易に行って組み立てを行うことができる。
【００３７】
図３及び図４は本発明に係る移動体への給電方法及び移動体への給電装置の実施の形態の一例を示したもので、図３は本例の移動体への給電装置の斜視図、図４は図３の縦断面図である。なお、前述した移動体への給電装置と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００３８】
本例の移動体への給電装置は、前述したもの同様に、筐体１内の巻き芯２の外周に渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３が、該筐体１からフラットケーブル３を繰り出した時の巻き数とフラットケーブル３を該筐体１内に巻き取った時の巻き数とが同じであって、巻き径が変化することによってフラットケーブル３の繰り出し、巻き取りが行われて移動体への給電が該フラットケーブルを経て行われるようになっている。
【００３９】
特に本例の移動体への給電装置では、渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の最外層の外周に接して巻き芯２の方向に向かって押圧する複数の押圧部材１３と、各押圧部材１３を巻き芯２の方向に向かって付勢するコイルバネよりなる付勢部材１４とを備えている。
【００４０】
本例では、各押圧部材１３が、渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の最外層の外周に接して巻き芯２の方向に向かって押圧できるように、筐体１の上板１ｂに巻き芯２に対して放射状にガイド溝１５が設けられている。これらガイド溝１５には移動軸１６が巻き芯２の方向に向かって移動できるようにそれぞれ嵌め込まれている。各移動軸１６の上端には、これら移動軸１６がガイド溝１５から外れないように、その上端にガイド溝１５より幅広の軸突起１６ａが拡径されて設けられている。各移動軸１６の外周には、フラットケーブル３の最外層の外周に接して回転する回転ローラ１７が回転自在に嵌め付けられている。コイルバネよりなる各付勢部材１４は、回転ローラ１７の下部側に接して巻き芯２方向に押圧するようになっている。
【００４１】
渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の幅方向の一方の側で下向きとなる側面に接して回転する板状の回転体１８が筐体１内に回転自在に設けられている。回転体１８は、その回転中心の下部に下向きに突設された回転軸１９を備え、この回転軸１９が軸受２０で回転自在に筐体１に支持されている。
【００４２】
次に、このような移動体への給電装置を用いた移動体への給電方法について説明する。
【００４３】
本例の移動体への給電方法では、渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の最外層の外周に接して巻き芯２の方向に向かって押圧する複数の押圧部材１３によって押圧しながら、フラットケーブル３の繰り出し、巻き取りを行う。
【００４４】
このように渦巻き状に巻かれたフラットケーブル２の最外層を押圧部材１３によって巻き芯２の方向に向かって押圧すると、フラットケーブル３の巻き取り時に、筐体１内で渦巻き状のフラットケーブル３の最外層のみが急激に筐体１内に一杯に広がるのを防止でき、フラットケーブル３の巻き取りを最後まで容易に行うことができる。
【００４５】
また、押圧部材１３として、フラットケーブル３の最外層に接して回転する回転ローラ１７を用いると、押圧部材１３によりフラットケーブル３に作用する摩擦抵抗を低減することができる。
【００４６】
さらに、渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の下側となる側面に接して回転する回転体１８を設けると、渦巻き状のフラットケーブル３の巻き芯２を垂直向きにして用いる場合に、筐体１の底壁側とフラットケーブル３の側面との接触部での摩擦抵抗を低減することができる。
【００４７】
回転体１８の代わりに、フラットケーブル３の下側となる側面に対向する筐体１の底面に、巻き芯２に対して放射状のリブを突設しても、同様の効果を得ることができる。
【００４８】
図５及び図６は本例の移動体への給電装置の他の例を示したものである。
【００４９】
図５に示す移動体への給電装置では、各押圧部材１３を引張りバネよりなる付勢部材１４で巻き芯２に引っ張って、これら押圧部材１３によって渦巻き状に巻かれたフラットケーブル３の最外層の外周に接触させて巻き芯２の方向に向かって押圧する構成としている。その他の構成は、前述した例と同様になっている。
【００５０】
このような構成でも、前述した例と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図６に示す移動体への給電装置では、各押圧部材１３の基端側がバネ付き支持軸２１に回転自在に支持されていて、支持するバネによって該押圧部材１３の先端側が渦巻き状のフラットケーブル３の最外層の外周を巻き芯２の方向に押圧する構成となっている。
【００５２】
このような構成でも、フラットケーブル３の巻き取り時に、筐体１内で渦巻き状のフラットケーブル３の最外層のみが急激に筐体１内に一杯に広がるのを防止でき、フラットケーブル３の巻き取りを最後まで容易に行うことができる。
【００５３】
図３〜図６に示す移動体への給電装置による移動体への給電方法では、巻き芯２がある場合について説明したが、巻き芯２はなくてもよい。
【００５４】
この場合の移動体への給電方法は、渦巻き状に巻かれたフラットケーブルの最外層の外周に接して渦巻の中心の方向に向かって押圧する複数の押圧部材によって押圧しながら、フラットケーブルの繰り出し、巻き取りを行うことになる。
【００５５】
また、この場合の移動体への給電装置は、渦巻き状に巻かれたフラットケーブルの最外層の外周に接して渦巻の中心の方向に向かって押圧する複数の押圧部材と、各押圧部材を渦巻の中心の方向に向かって付勢する付勢部材とを備えた構成になる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係る移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法では、巻き芯の外周に対するフラットケーブルの渦巻き状の巻き数を、フラットケーブルの最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、フラットケーブルの最大巻き半径をＲ1 、フラットケーブルが巻き芯の外周から接線方向に引き出される際の巻き径接点からの必要繰り出し長さＬ0 に基づいて求められる下式の巻き数
Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]
以上に設定するので、筐体の大きさと必要繰り出し長さが与えられた際の、フラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設計を、この数式を用いることにより非常に容易に行うことができる。
【００５７】
また本発明に係る移動体への給電装置では、巻き芯の外周に対するフラットケーブルの渦巻き状の巻き数が、フラットケーブルの最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、フラットケーブルの最大巻き半径をＲ1 、フラットケーブルが巻き芯の外周から接線方向に引き出される際の巻き径接点からの必要繰り出し長さＬ0 に基づいて求められる下式の巻き数
Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]
以上に設定されているので、筐体の大きさと必要繰り出し長さが与えられた際の、フラットケーブルの渦巻き状の巻き数の設定を、この数式を用いることにより非常に容易に行って組み立てを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る移動体への給電装置の実施の形態の一例で、該移動体への給電装置からフラットケーブルを引き出した時の理論的長さを示すモデル図である。
【図２】 本発明に係る移動体への給電装置の実施の形態の一例で、該移動体への給電装置へのフラットケーブルの巻き取り時の理論的長さを示すモデル図である。
【図３】 本発明に係る移動体への給電装置の実施の形態の一例の斜視図である。
【図４】 図３の縦断面図である。
【図５】 図３に示す移動体への給電装置の他の例の平面図である。
【図６】 図３に示す移動体への給電装置の更に他の例の平面図である。
【図７】 従来の移動体への給電装置の横断平面図である。
【図８】 従来の移動体への給電装置の縦断面図である。
【図９】 従来の移動体への給電装置でフラットケーブルが巻き取られる過程を示す説明図である。
【図１０】 従来の移動体への給電装置でフラットケーブルが繰り出された状態を示す説明図である。
【図１１】 従来の移動体への給電装置でフラットケーブルが巻き取られた状態を示す説明図である。
【図１２】 従来の移動体への給電装置でフラットケーブルの巻き数を決める治具の斜視図である。
【図１３】 従来の移動体への給電装置で、渦巻き状のフラットケーブルの最外層のみが筐体内に広がってしまった状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 筐体
１ａ 入出筒部
１ｂ 上板
２ 巻き芯
３ フラットケーブル
４ 入出口
５ 仕切り板
６ 引き出し窓
７ 検討治具
８ 作業板
９ ガイド溝
１０ 移動軸
１１ ネジ部
１２ 巻き径接点
１３ 押圧部材
１４ 付勢部材
１５ ガイド溝
１６ 移動軸
１６ａ 軸突起
１７ 回転ローラ
１８ 回転体
１９ 回転軸
２０ 軸受
２１ バネ付き支持軸
Claims (2)
- 筐体内に設けられた巻き芯と、前記巻き芯に一端側が固定されて該巻き芯の外周に渦巻き状に巻かれ、他端が前記筐体に設けられた入出口を通して外部に引き出されて移動体に給電するために該移動体に接続されるフラットケーブルとを備えて、前記筐体から前記フラットケーブルを繰り出した時の前記フラットケーブルの巻き数と前記フラットケーブルを前記筐体内に巻き取った時の前記フラットケーブルの巻き数とが同じになるように構成され、前記移動体の移動に応じて前記筐体内から前記フラットケーブルを繰り出す際には前記筐体内で渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を小さくしながら前記フラットケーブルを前記筐体から繰り出し、前記移動体の移動に応じて前記筐体内にフラットケーブルを巻き取る際には前記フラットケーブルの自己復元力により前記筐体内で渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を拡大させることにより前記フラットケーブルを前記筐体内に引き込むように構成されて、前記フラットケーブルを通して前記移動体に給電する移動体への給電装置の前記フラットケーブルの巻き数を決定するフラットケーブル巻き数設計方法において、
前記巻き芯の外周に渦巻き状に巻回される前記フラットケーブルの巻き数を、前記フラットケーブルの最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、前記フラットケーブルを前記筐体内に巻き取った際の最大巻き半径をＲ1 、前記フラットケーブルが前記巻き芯の外周から接線方向に引き出された際の巻き径接点からの必要繰り出し長さをＬ0 としたときに、式Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]により求められる数値以上に設定することを特徴とする移動体への給電装置のフラットケーブル巻き数設計方法。 - 筐体内に設けられた巻き芯と、前記巻き芯に一端側が固定されて該巻き芯の外周に渦巻き状に巻かれ、他端が前記筐体に設けられた入出口を通して外部に引き出されて移動体に搭載された電気機器に給電するために該電気機器に接続されるフラットケーブルとを備えて、前記筐体から前記フラットケーブルを繰り出した時の前記フラットケーブルの巻き数と前記フラットケーブルを前記筐体内に巻き取った時の前記フラットケーブルの巻き数とが同じになるように構成され、前記移動体の移動に応じて前記筐体内から前記フラットケーブルを繰り出す際には前記筐体内で渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を小さくしながら前記フラットケーブルを前記筐体から繰り出し、前記移動体の移動に応じて前記筐体内にフラットケーブルを巻き取る際には前記フラットケーブルの自己復元力により前記筐体内で渦巻き状に巻かれているフラットケーブルの巻き径を拡大させることにより前記フラットケーブルを前記筐体内に引き込むように構成されて、前記フラットケーブルを通して前記移動体に給電する移動体への給電装置において、
前記巻き芯の外周に渦巻き状に巻かれる前記フラットケーブルの巻き数が、前記フラットケーブルの最大繰り出し時の最小巻き半径をＲ0 、前記フラットケーブルを前記筐体内に巻き取った際の最大巻き半径をＲ1 、前記フラットケーブルが前記巻き芯の外周から接線方向に引き出される際の巻き径接点からの必要繰り出し長さをＬ0 としたときに、式Ｌ0/[2π（Ｒ1 −Ｒ0 ）]により求められる数値以上に設定されていることを特徴とする移動体への給電装置。
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