JP6948973B2 - 回転コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、回転コネクタに関する。

一般に、固定体と回転体との間で、有線により電気信号や光信号を伝送する、或いは電力を供給する等のための、回転コネクタが広く用いられている。例えば、自動車に適用された場合、自動車のステアリング（回転操作部材）にエアバッグ装置を設けたり、オーディオやカーナビゲーション装置等の操作を行うためのスイッチを設けたりした際には、回転体であるステアリングと固定体である車両との間で、電気的な通信等が行われる。そして、この部分に、回転コネクタが用いられてきた。

この自動車に適用された場合の回転コネクタは、固定体である車両側に固定される固定部材（ステータ）と、回転体であるステアリングの回転に伴って回転する回転部材（ロータ）と、を同一軸上に配置し、固定部材と回転部材とで形成される環状空間部に可撓性ケーブルを巻締め及び巻戻し可能に収容して構成されている。そして、このような回転コネクタをステアリングの軸に挿通して車両に配設して用いられる。また、ステアリングは、タイヤが正面を向いた中立位置から左右両方向に同じ回転数で回転可能とされ、これに用いられる回転コネクタとして、車両側の固定される固定部材に対して相対回転可能な回転部材が、どの回転位置にあるかの回転基準位置が重要である。この車両に適用する場合の回転コネクタの回転基準位置は、例えば車両側に対して左回転（反時計回り）方向にも右回転（時計回り）方向にも偏らない中立位置、つまり回転中立位置としている。そして、回転コネクタを車両に装着する際には、この回転中立位置に回転コネクタが保たれている状態で車両に装着される。

このような回転コネクタの回転中立位置の保持のために、ロック機構に関する種々の提案がされている。

特開２０１５−２１６０７９号公報

しかしながら、従来の回転コネクタでは、ロック機構に含まれる可動な部品の数が多く、組み立て性の向上が望まれる。

本発明は、ロック機構の組み立て性を向上することができる回転コネクタを提供することを目的とする。

回転コネクタの一態様は、回転操作部材を備えた車両に固定されるステータと、前記ステータに対して相対的な回転が可能に連結され、前記回転操作部材の回転に伴って回転軸の周りを回転するロータと、前記ステータと前記ロータとの間の環状空間内に収納され、一端が前記ステータに接続され、他端が前記ロータに接続されたケーブルと、前記ステータと前記ロータとの間の相対回転がロックされたロック状態と、前記相対回転のロックが解除されたロック解除状態と、を切り替え可能なロック機構と、を有し、前記ロック機構は、前記回転軸に垂直な方向に移動可能に前記ロータに保持されるアクチュエータと、前記アクチュエータと前記ロータとの間に備えられた付勢部材と、を有し、前記アクチュエータは、前記ステータに係合可能な係合部と、前記回転軸を挟んで前記係合部の反対側に設けられ、前記回転操作部材が前記回転軸に平行な方向から当接可能な当接部と、を有し、前記回転操作部材が前記当接部に当接していない場合において、前記付勢部材により前記アクチュエータが付勢されて、前記係合部が前記ステータに係合している前記ロック状態であり、前記回転操作部材が前記当接部に当接している場合において、前記アクチュエータが前記付勢部材の付勢と反対の向きに移動されて、前記係合部と前記ステータとの係合が解除している前記ロック解除状態であることを特徴とする。

本開示によれば、ロック機構の組み立て性を向上することができる。

実施形態に係る回転コネクタを示す外観斜視図である。 実施形態に係る回転コネクタに含まれるロータを示す斜視図である。 実施形態に係る回転コネクタに含まれるステータを示す斜視図である。 実施形態に係る回転コネクタに含まれるケーブルを示す斜視図である。 実施形態におけるロック機構を示す図（その１）である。 実施形態におけるロック機構を示す図（その２）である。 実施形態におけるロック機構を示す図（その３）である。 実施形態におけるロック機構を示す図（その４）である。 実施形態における下部ロータを示す図（その１）である。 実施形態における下部ロータを示す図（その２）である。 実施形態における下部ロータを示す図（その３）である。 実施形態におけるアクチュエータ、バネ及び下部ロータの関係を示す図（その１）である。 実施形態におけるアクチュエータ、バネ及び下部ロータの関係を示す図（その２）である。 実施形態におけるアクチュエータ及びステータの関係を示す図（その１）である。 実施形態におけるアクチュエータ及びステータの関係を示す図（その２）である。 実施形態に係る回転コネクタを示す部分断面図（その１）である。 実施形態に係る回転コネクタを示す部分断面図（その２）である。 ステアリングシャフトに取り付けられた回転コネクタを示す部分断面図（その１）である。 ステアリングシャフトに取り付けられた回転コネクタを示す部分断面図（その２）である。 ステアリングの取り付け後の回転コネクタを示す外観斜視図である。 ステアリングを示す図である。 ステアリングの取り付け後の回転コネクタを示す部分断面図（その１）である。 ステアリングの取り付け後の回転コネクタを示す部分断面図（その２）である。 ステアリングの取り付け後のアクチュエータ、バネ及び下部ロータの関係を示す図（その１）である。 ステアリングの取り付け後のアクチュエータ、バネ及び下部ロータの関係を示す図（その２）である。 ステアリングの取り付け後のアクチュエータ及びステータの関係を示す図（その１）である。 ステアリングの取り付け後のアクチュエータ及びステータの関係を示す図（その２）である。

以下、添付の図面を参照しながら本開示の実施形態について詳細に説明する。図１は、本開示の実施形態に係る回転コネクタを示す外観斜視図である。図２は、本開示の実施形態に係る回転コネクタに含まれるロータを示す斜視図である。図３は、本開示の実施形態に係る回転コネクタに含まれるステータを示す斜視図である。図４は、本開示の実施形態に係る回転コネクタに含まれるケーブルを示す斜視図である。

図１には、本開示の実施形態に係る回転コネクタ１の回転軸Ｉが示されると共に、回転軸Ｉに平行なＺ軸が示される。以下では、説明上、Ｚ方向のＺ１側を「上側」とし、Ｚ方向のＺ２側を「下側」とし、軸方向、径方向、及び周方向は、回転軸Ｉを基準とする。具体的には、軸方向とは、回転軸Ｉの方向を指す。径方向内側とは、回転軸Ｉに近い側を指し、径方向外側とは、回転軸Ｉに遠い側を指す。また、周方向とは、回転軸Ｉまわりの周方向を指す。

図１〜図４に示すように、回転コネクタ１は、ステータ３００、ステータ３００に回動自在に連結されたロータ２００、ステータ３００とロータ２００との間に画成された環状空間内に収納され、一端がステータ３００に接続され、他端がロータ２００に接続されたケーブル４００を含む。

ステータ３００は、例えば合成樹脂製の外筒体３２０及び底板部材３１０を含む。略円筒状の外筒体３２０がスナップ結合によって略円環状の底板部材３１０の外周縁部に一体化されている。外筒体３２０の外周面に複数の上部接続部３２０ａが付設されており、底板部材３１０の外周面に上部接続部３２０ａと組み合わされる下部接続部３１０ａが一体形成されている。

ロータ２００は、例えば合成樹脂製の上部ロータ２２０及び下部ロータ２１０を含み、上部ロータ２２０に下部ロータ２１０がスナップ結合によって一体化されている。上部ロータ２２０は、底板部材３１０に対向する円環状の天板部２２０ａ、及び天板部２２０ａの中央から垂下する内筒部２２０ｂを有しており、内筒部２２０ｂの内径はステアリングシャフト６００（図１０Ａ及び図１０Ｂ参照）を挿通可能な寸法に設定されている。下部ロータ２１０はステアリングシャフト６００を挿通可能な略円筒状に形成されており、下部ロータ２１０は内筒部２２０ｂにスナップ結合されている。そして、下部ロータ２１０を底板部材３１０の内周縁部に摺動自在に係合させることにより、ロータ２００がステータ３００に対して相対的な回動が可能なように連結されている。内筒部２２０ｂの内周面に複数の上部接続部２２０ｃが付設されており、下部ロータ２１０の内周面に上部接続部２２０ｃと組み合わされる下部接続部２１０ａが一体形成されている。

ケーブル４００は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなる絶縁フィルムに帯状導体を担持した長尺で可撓性を有するフラットケーブルであり、ケーブル４００の長手方向の両端部を除いて帯状導体は絶縁フィルムに被覆されている。ケーブル４００は、外筒体３２０と内筒部２２０ｂとの間に存する環状空間内に巻締め及び巻戻し可能に収納されており、環状空間内においてケーブル４００は途中で巻き方向を反転させている。また、ケーブル４００の長手方向の一端部４３０は、ステータ３００に取り付けられるステータ側リードブロック（図示せず）に電気的かつ機械的に接続されており、長手方向の他端部４２０はロータ２００に取り付けられるロータ側リードブロック（図示せず）に電気的かつ機械的に接続されている。ケーブル４００として、フラットケーブルに代えてフレキシブルプリント配線基板（Flexible Printed Circuits：ＦＰＣ）を用いてもよい。

ケーブル４００は、例えば、エアバッグ装置やホーン回路等の電気信号を伝送するために用いられたり、オーディオ及びカーナビゲーション装置用のスイッチ等の電気信号を伝送するために用いられたりする。

回転コネクタ１は車両のステアリング装置に組み付けられて使用され、ステアリングコラム（図示せず）に設置されるステータ３００と、ステアリング７００（図１１及び図１２参照）（回転操作部材の一例）に連結され、ステアリング７００の回転に伴って回転軸Ｉの周りを回転するロータ２００との間の電気的接続をケーブル４００によって行う。

本実施形態は、ステータ３００とロータ２００との間の相対回転がロックされたロック状態と、この相対回転のロックが解除されたロック解除状態と、を切り替え可能なロック機構が含まれる。図５Ａ〜図５Ｄは、ロック機構を示す図である。

ロック機構は、ロータ２００の回転軸Ｉに垂直な方向に移動可能にロータ２００に保持されるアクチュエータ１００、及びアクチュエータ１００とロータ２００との間に備えられた付勢部材の一例としてのバネ５００を有する。図６Ａ〜図６Ｃは、下部ロータ２１０を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂは、アクチュエータ１００、バネ５００及び下部ロータ２１０の関係を示す図である。図８Ａ及び図８Ｂは、アクチュエータ１００及びステータ３００の関係を示す図である。図９Ａ及び図９Ｂは、回転コネクタ１を示す部分断面図である。

図５Ａ〜図５Ｄに示すように、アクチュエータ１００は、平面視で環状をなす環状部１３０を有し、その一部に外方に突出し、ステータ３００に係合可能な係合部１１０が設けられている。また、係合部１１０から内側を向くようにしてバネ５００を保持する突起１４０が設けられている。更に、環状部１３０の係合部１１０とは反対側に当接部１２０が設けられている。環状部１３０の係合部１１０と当接部１２０との間には、環状部１３０から垂下し、互いに対向する係止片１５０Ａ及び１５０Ｂが設けられている。アクチュエータ１００は、例えばポリアセタール等の樹脂製である。バネ５００は好ましくは金属製であるが、樹脂製等であってもよい。

図６Ａ〜図６Ｃに示すように、ロータ２００の下部ロータ２１０は、アクチュエータ１００を保持する保持面２１３を有する。保持面２１３には、互いに平行に延びる開口部２１５Ａ及び２１５Ｂが形成されている。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、開口部２１５Ａに係止片１５０Ａが係止され、開口部２１５Ｂに係止片１５０Ｂが係止される。バネ５００の収縮方向の寸法に関し、開口部２１５Ａ及び２１５Ｂは、係止片１５０Ａ及び１５０Ｂよりも長く形成されており、係止片１５０Ａ及び１５０Ｂは開口部２１５Ａ及び２１５Ｂ内でバネ５００の収縮方向に移動可能である。保持面２１３の外周部にアクチュエータ１００を取り囲む壁部２１６が設けられており、壁部２１６に当接部１２０が移動可能な溝部２１２が形成されている。下部ロータ２１０は、下部接続部２１０ａを含めて上部ロータ２２０の内周面に倣う部分を有しており、その一部に、アクチュエータ１００の係合部１１０が貫通する貫通孔２１１が形成されている。下部ロータ２１０には、貫通孔２１１と対向するようにして突起１４０との間でバネ５００を保持する突起２１４が設けられている。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、ステータ３００の底板部材３１０には、アクチュエータ１００の係合部１１０が係合する被係合部としての溝３１１が形成されている。バネ５００は、突起１４０及び突起２１４に固定され、かつ、ステータ３００とロータ２００との間の相対回転がロックされたロック状態にて、係合部１１０が貫通孔２１１を貫通して溝３１１に入り込むように弾性力を付勢可能な自然長を有している。

当接部１２０は、ステアリング７００（図１１及び図１２参照）が当接可能な当接面（カム面）１２１を有する。当接面１２１の法線ベクトルは、ステアリング７００に向かう上向き成分及び回転軸Ｉに向かう中央向き成分の互いに直交する成分の両方を含む。この法線ベクトルは、例えばステアリング７００に向かう方向から回転軸Ｉ側に３５度〜５５度程度傾斜している。従って、ステアリング７００が回転軸Ｉに平行な方向から当接部１２０に当接すると、当接に伴って当接部１２０は、バネ５００の付勢と反対の向き、つまり回転軸Ｉから離間する向きに移動し、係合部１１０が回転軸Ｉに近づく向きに移動するので、ステータ３００とロータ２００との間の相対回転がロック解除状態となる。

このように構成された回転コネクタ１においては、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、下部ロータ２１０とアクチュエータ１００とがスナップイン結合され、アクチュエータ１００が保持面２１３上に保持される。そして、アクチュエータ１００に上方から力が作用していない場合、すなわちステアリング７００が当接部１２０に当接していない場合、バネ５００が弾性力をアクチュエータ１００に対して付勢して、係合部１１０が溝３１１に入り込んでいる。従って、この状態は、ステータ３００とロータ２００との間の相対回転がロックされたロック状態であり、回転中立位置を保持することができる。

次に、回転コネクタ１の動作について説明する。ここでは、回転コネクタ１がステアリングシャフトに取り付けられ、その後、ステアリングシャフトにステアリングが取り付けられるとする。図１０Ａ及び図１０Ｂは、ステアリングシャフトに取り付けられた回転コネクタ１を示す部分断面図である。図１１は、ステアリングの取り付け後の回転コネクタ１を示す外観斜視図である。図１２は、ステアリングを示す図である。図１３Ａ及び図１３Ｂは、ステアリングの取り付け後の回転コネクタ１を示す部分断面図である。図１４Ａ及び図１４Ｂは、ステアリングの取り付け後のアクチュエータ１００、バネ５００及び下部ロータ２１０の関係を示す図である。図１５Ａ及び図１５Ｂは、ステアリングの取り付け後のアクチュエータ１００及びステータ３００の関係を示す図である。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、回転コネクタ１の車両への取り付けに際し、上部ロータ２２０の内筒部２２０ｂ内にステアリングシャフト６００が回転軸Ｉの方向に挿通される。このとき、ステアリングシャフト６００はアクチュエータ１００の当接部１２０に接触しないため、アクチュエータ１００の状態に変化は生じない。従って、ロック状態が維持される。

その後、図１１に示すように、ステアリング本体７１０及び固定部材７２０を備えたステアリング７００が回転軸Ｉに平行な方向からステアリングシャフト６００に連結される。図１２に示すように、ステアリング本体７１０には当接部１２０の当接面１２１に当接する突部７１１が設けられている。従って、ステアリング７００の連結の際には、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、突部７１１が当接面１２１に当接し、ステアリング７００の押し付けに伴って、当接部１２０が溝部２１２に入りながら回転軸Ｉから離間する方向に移動する。これに伴って、係止片１５０Ａ及び１５０Ｂが開口部２１５Ａ及び２１５Ｂ内でスライドし、バネ５００が収縮しながら係合部１１０が回転軸Ｉに近づく方向に移動する。この結果、ロック状態で貫通孔２１１から外部に突出していた係合部１１０は、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、回転軸Ｉ側に後退し、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、底板部材３１０の溝３１１から離間する。従って、ステータ３００とロータ２００との間の相対回転のロックが解除されたロック解除状態となり、ロータ２００はステータ３００に対して相対回転が可能となる。

このように、本実施形態に係る回転コネクタ１によれば、ステアリング７００を取り付ける前の状態では、バネ５００の付勢により、アクチュエータ１００の係合部１１０がステータ３００の溝３１１に入り込んだ状態が保持される。従って、確実に回転基準位置でロック状態を維持することができる。

また、ステアリング７００の取り付けの際には、アクチュエータ１００がステアリング７００の挿入方向に対して垂直な方向に移動し、係合部１１０が溝３１１から離間する。従って、簡便にロック状態からロック解除状態に遷移させることができる。

更に、ロック状態とロック解除状態との遷移の際に動作する部品、すなわちロック機構に含まれる可動な部品は、アクチュエータ１００及びバネ５００のみである。従って、回転コネクタ１の組み立て性を著しく向上することができる。

更にまた、係合部１１０と当接部１２０とが回転軸Ｉを間に挟んで反対側にあり、係合部１１０が回転軸Ｉ側に移動してロック状態からロック解除状態へと遷移するため、簡易な構成でロック状態を実現することができる。

また、アクチュエータ１００が、ステアリングシャフト６００が挿通する孔を備えた環状部１３０を有しているため、アクチュエータ１００に掛かる力が分散されやすく、高い強度を得ることができる。

また、係止片１５０Ａ及び１５０Ｂ並びに開口部２１５Ａ及び２１５Ｂを用いてアクチュエータ１００と下部ロータ２１０とがスナップイン結合されるため、アクチュエータ１００と下部ロータ２１０との組み立て性が優れており、組み立て後には安定した位置関係を維持することができる。

また、当接部１２０がステアリング７００に向かう向きの成分及び回転軸Ｉに向かう向きの成分の両方を含む法線ベクトルを有する当接面（カム面）１２１を備えているため、当接部１２０にかかる回転軸Ｉに平行な力をそれに垂直な方向の力に容易に変換することができ、高い動作の信頼性を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形及び置換が適用され得る。また、上述の実施形態を参照して説明された特徴のそれぞれは、技術的に矛盾しない限り、適宜に組み合わされてもよい。

１ 回転コネクタ
１００ アクチュエータ
１１０ 係合部
１２０ 当接部
１２１ 当接面
１３０ 環状部
１４０ 突起
２００ ロータ
２１０ 下部ロータ
２１１ 貫通孔
２１２ 溝部
２１３ 保持面
２１４ 突起
２２０ 上部ロータ
２２０ａ 天板部
２２０ｂ 内筒部
３００ ステータ
３１０ 底板部材
３１１ 溝
３２０ 外筒体
４００ ケーブル
５００ バネ
６００ ステアリングシャフト
７００ ステアリング
７１１ 突部
Ｉ 回転軸

Claims (4)

1. 回転操作部材を備えた車両に固定されるステータと、
   前記ステータに対して相対的な回転が可能に連結され、前記回転操作部材の回転に伴って回転軸の周りを回転するロータと、
   前記ステータと前記ロータとの間の環状空間内に収納され、一端が前記ステータに接続され、他端が前記ロータに接続されたケーブルと、
   前記ステータと前記ロータとの間の相対回転がロックされたロック状態と、前記相対回転のロックが解除されたロック解除状態と、を切り替え可能なロック機構と、
   を有し、
   前記ロック機構は、
   前記回転軸に垂直な方向に移動可能に前記ロータに保持されるアクチュエータと、
   前記アクチュエータと前記ロータとの間に備えられた付勢部材と、
   を有し、
   前記アクチュエータは、
   前記ステータに係合可能な係合部と、
   前記回転軸を挟んで前記係合部の反対側に設けられ、前記回転操作部材が前記回転軸に平行な方向から当接可能な当接部と、
   を有し、
   前記回転操作部材が前記当接部に当接していない場合において、前記付勢部材により前記アクチュエータが付勢されて、前記係合部が前記ステータに係合している前記ロック状態であり、
   前記回転操作部材が前記当接部に当接している場合において、前記アクチュエータが前記付勢部材の付勢と反対の向きに移動されて、前記係合部と前記ステータとの係合が解除している前記ロック解除状態であることを特徴とする回転コネクタ。
2. 前記アクチュエータは、前記係合部及び前記当接部が設けられ、平面視で環状をなす環状部を有し、
   前記環状部の孔を前記回転操作部材が挿通することを特徴とする請求項１に記載の回転コネクタ。
3. 前記ロータと前記アクチュエータとが、スナップイン結合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転コネクタ。
4. 前記当接部は、前記回転操作部材に向かう向きの成分及び前記回転軸に向かう向きの成分の両方を含む法線ベクトルを有する当接面を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転コネクタ。

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