JPWO2018235341A1

JPWO2018235341A1 - 回転コネクタ

Info

Publication number: JPWO2018235341A1
Application number: JP2019525075A
Authority: JP
Inventors: 健悟齋藤; 俊晃朝倉
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2020-01-23
Anticipated expiration: 2038-02-27
Also published as: CN110915076A; WO2018235341A1; JP6815502B2; CN110915076B; DE112018003227T5

Abstract

ステータと、前記ステータに対して相対的に回転可能なロータと、前記ステータに備えられたステータ側の端子部材と前記ロータに備えられたロータ側の端子部材（５０）との間を電気的に接続するケーブル（４）と、を備える回転コネクタにおいて、前記ケーブルは、略長方形の形態のＦＰＣであり、前記ＦＰＣの一端が電気的に接続されるとともに前記ステータ側の端子部材又は前記ロータ側の端子部材が電気的に接続される配線（７４）を有する筐体配線部材（７）を更に備え、前記筐体配線部材（７）は、成形回路部品（ＭＩＤ）である。

Description

本開示は、回転コネクタに関する。

回転コネクタにおけるロータとステータの電気的な接続に複数のフラットケーブルを使用する技術が知られている。

特開２０１３−２１９００７号公報特開２００６−１００７３３号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示される従来技術では、フラットケーブルを用いることに起因した課題がある。かかる課題としては、絶縁フィルムにPET（Polyethylene terephthalate）が使用されており耐熱性が低い点や、微細ピッチが困難なため信号線が増えるとフラットケーブルの本数も複数本に増える点等がある。

この課題を解決するためにフラットケーブルの替わりにＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を使用する方法があり得るが、ＦＰＣは、上記の特許文献２に開示されているように、シート基材に単位基板が形成された形で納入されるのが一般的である。シート基材から各単位基板に分割してから製品への組み込みを行うが、単位基板の形状が、Ｌ字形状、もしくはＴ字形状のように部分的に凹凸がある形状の場合、シート基材に複数個を並べた際に各単位基板間に比較的大きい隙間ができてしまう。そのため、１枚のシート基材から得られる単位基板の個数が減ってしまい（即ち歩留まりが悪くなり）、ＦＰＣの部品費がアップし、結果として回転コネクタの低価格化が困難となる。

そこで、１つの側面では、本発明は、ＦＰＣを使用しても低価格化が可能な回転コネクタの提供を目的とする。

１つの側面では、ステータと、前記ステータに対して相対的に回転可能なロータと、前記ステータに備えられたステータ側の端子部材と前記ロータに備えられたロータ側の端子部材との間を電気的に接続するケーブルと、を備える回転コネクタにおいて、
前記ケーブルは、略長方形の形態のＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）であり、
前記ＦＰＣの一端が電気的に接続されるとともに前記ステータ側の端子部材又は前記ロータ側の端子部材が電気的に接続される配線を有する筐体配線部材を更に備え、前記筐体配線部材は、成形回路部品（ＭＩＤ）である、回転コネクタが提供される。

１つの側面では、本発明によれば、ＦＰＣを使用しても低価格化が可能な回転コネクタが得られる。

一実施例による回転コネクタ１の外観斜視図である。ＦＰＣ４の一例の説明図である。筐体配線部材７上におけるＦＰＣ４及び端子部材５０の実装状態を示す斜視図である。図３の分解斜視図である。一の筐体配線部材に複数本のＦＰＣが電気的に接続される変形例の説明図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、一実施例による回転コネクタ１の外観斜視図である。図１には、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、前記軸方向に直交する径方向、及び前記回転コネクタ１の周方向は、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、前記径方向において回転軸Ｉに近い側を指し、前記径方向において径方向外側とは、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。またＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を以下では単にＦＰＣと記載する。

回転コネクタ１は、車両のステアリングコラム（図示せず）と、ステアリングシャフト（図示せず）と一体に回転する電子部品（図示せず）との間で電気信号を伝送するための接続装置である。

図１に示すように、回転コネクタ１は、ロータ２と、ステータ３と、ＦＰＣ４（図２参照）と、筐体配線部材７とを備えている。

ロータ２は、ステアリングコラムに内包されたステアリングシャフトが軸方向に挿通される。ロータ２は、径方向内側に内周壁８を画成する円環状の部材である。ロータ２は、例えば樹脂材料から成る。ロータ２の内周壁８により画成される径方向内側の空間には、ステアリングシャフトが軸方向に挿通される。ロータ２は、ステータ３に対して回転可能に支持される。

ステータ３は、車両に固定される。ステータ３は、ステアリングコラムに取り付けられる。ステータ３には、ロータ２が回転自在に組み付けられる。ステータ３は、径方向外側に外周壁９を画成する円環状の部材である。

図２は、ＦＰＣ４の一例の説明図であり、ロータ２の一部（上側の上方フランジ部）に取り付けられるＦＰＣ４を下方から見た斜視図である。図２では、説明のため、ＦＰＣ４の一部が直線状に延在する態様で模式的に示される。実際には、ＦＰＣ４は、渦巻き状に巻回されて収納される。

ＦＰＣ４は、ステータ３とロータ２との間を電気的に接続するケーブルの一例であり、ロータ２とステータ３との間での電気的導通を確保する。ＦＰＣ４は、略長方形でかつ平らな形態であり、エッチングにより長手方向に亘って形成される銅箔等の複数の導電パターンと、これらを両面から挟んでカバーするポリイミド等の絶縁フィルムにより形成される。「略長方形」とは、一定の幅ｄ（図２参照）で長尺方向に直線状に延在する形態であるが、幅ｄがＦＰＣ４の端部等で僅かに変化してもよい。

ＦＰＣ４は、回転コネクタ１の本体内の環状空間部（図示せず）内に設けられる。具体的には、径方向で内周壁８と外周壁９の間には、周方向に延在する環状空間部が形成され、環状空間部内にはＦＰＣ４が収容される。ＦＰＣ４は、例えば、重ね合わされた態様で、渦巻き状に巻回されて収納されてもよい。

ＦＰＣ４は、図２のＸ部に示すように、一端がロータ２に電気的に接続され、図示しない他端がステータ３に電気的に接続される。図２のＸ部では、ＦＰＣ４の一端は、ロータ２に固定される筐体配線部材７に固定され、筐体配線部材７上の配線７４（図３参照）に電気的に接続される。

筐体配線部材７は、上述のように、ＦＰＣ４の一端が電気的に接続されるとともに、ロータ２に備えられたロータ２側の端子部材５０（図３参照）が電気的に接続される。筐体配線部材７は、ＦＰＣ４及び端子部材５０と共に、図３以降を参照して詳説する。

次に、図３及び図４を参照して、ＦＰＣ４とロータ２との間の電気的な接続構造（図２のＸ部）について説明する。尚、ここでは、ＦＰＣ４とロータ２側との間を電気的に接続する構造について説明するが、ＦＰＣ４とステータ３側との間を電気的に接続する構造についても実質的に同様である。

図３は、筐体配線部材７上におけるＦＰＣ４及び端子部材５０の実装の状態を示す斜視図であり、図４は、図３の分解斜視図である。尚、図３及び図４は、径方向内側から視た斜視図であり、図２と同様に、ＦＰＣ４の一部が直線状に延在する態様で模式的に示される。

筐体配線部材７は、第１表面７１と第２表面７２を有する。径方向が第１表面７１の法線方向となり、軸方向が第２表面７２の法線方向となる。尚、第１表面７１は、平面ではなく僅かに湾曲した曲面（例えばロータ２の内周壁８に沿った曲面）となっていてもよい。

筐体配線部材７は、成形回路部品（ＭＩＤ：Molded Interconnect Device）であり、射出成形品に配線等が形成された部品である。尚、ＭＩＤの工法は任意であり、One-Shot法やTwo-Shot法が用いられてもよい。例えば、配線（後述の配線７４）は、例えば筐体配線部材７を形成する樹脂構造体上にメッキや蒸着を行うことで形成されてよい。

図３及び図４に示す例では、第１表面７１及び第２表面７２上には、配線７４が形成される。従って、配線７４は、第１表面７１及び第２表面７２の両表面上にわたり延在する。図３及び図４に示す例では、配線７４は２本であるが、１本であってよいし、３本以上であってもよい。

筐体配線部材７の第１表面７１には、ＦＰＣ４の一端が電気的に接続される。筐体配線部材７の第１表面７１には、好ましくは、図４に示すように、ＦＰＣ４を位置決めして保持するカシメピン７１１が例えば筐体配線部材７を形成する樹脂と同一の樹脂により筐体配線部材７に一体的に設けられる。これに対応して、ＦＰＣ４には、カシメピン７１１が挿通される穴４２が形成される。カシメピン７１１及び穴４２は、複数組形成され、図３及び図４に示す例では、４組形成される。ＦＰＣ４は、穴４２内にカシメピン７１１を通し、
カシメピン７１１をカシメることで筐体配線部材７に固定される。これにより、筐体配線部材７に対してＦＰＣ４を正確に位置決めして固定できる。このようにして、ＦＰＣ４は、筐体配線部材７に位置決めして保持できるので、簡単な構成で確実に端子同士（配線７４とＦＰＣ４の配線）の電気的な接続を実現できる。尚、第１表面７１上の配線７４とＦＰＣ４の配線とは、例えば半田や導電性接着剤等により接合されてよい。例えば、ＦＰＣ４の実装前に、ペースト状の半田（例、クリーム半田）が塗布され、カシメ後に、リフロー工程により接合が実現されてもよい。尚、この場合、リフロー実装可能となるように、筐体配線部材７は、はんだ耐熱性を備える樹脂により形成されるとよい。

筐体配線部材７の第２表面７２には、端子部材５０が電気的に接続される。具体的には、筐体配線部材７の第２表面７２には、端子部材５０が実装され、端子部材５０が保持する端子５２が第２表面７２上の配線７４に電気的に接続される。尚、図３及び図４に示す例では、筐体配線部材７の第２表面７２には、端子部材５０の嵌合溝５４０（図４参照）とのスナップ嵌合用の爪部７８０や、端子部材５０の突起５３０（図４参照）が嵌合される嵌合穴７８２が形成される。第２表面７２上の配線７４と端子５２とは、例えば半田や導電性接着剤等により接合されてよい。

端子部材５０は、複数のピン５２１がＺ方向に延在するピンヘッダの形態である。図３及び図４に示す例では、複数のピン５２１は、２本であり、それぞれ端子５２と一体である。端子部材５０は、ロータ２のコネクタ部２Ｂ（図１及び図２参照）に挿入される。ピン５２１は、コネクタ部２Ｂ内の端子（外部端子）として機能する。

本実施例によれば、上述のように、筐体配線部材７を介してＦＰＣ４及び端子部材５０とが電気的に接続されるので、ＦＰＣ４としてＦＰＣを使用しても低価格化が可能な回転コネクタ１を実現できる。具体的には、筐体配線部材７は、樹脂成型品であるので、形状の自由度が高く、ＦＰＣ４を略長方形の形態で実現した場合でも、ＦＰＣ４との電気的な接続が容易となる。従って、ＦＰＣ４を略長方形の形態で実現することで、略長方形状のシート基材から複数のＦＰＣ４を製造する際の歩留まりが向上し、低価格化を図ることができる。即ち、ＦＰＣ４が略長方形である場合、シート基材に最小の隙間で複数のＦＰＣ４を形成できるので、歩留まりが向上し、低価格化を図ることができる。

また、本実施例によれば、上述のように、筐体配線部材７は、径方向が第１表面７１の法線方向となるように第１表面７１を有し、第１表面７１上でＦＰＣ４が電気的に接続される。ここで、比較例として、ＦＰＣを筐体配線部材７の第２表面７２上で電気的に接続する構成（図示せず）の場合、第２表面７２上から周方向に延在させるためにＦＰＣを複数回曲げる必要（例えば４５度に折り曲げる必要）が生じる。この点、本実施例によれば、上述のように、第１表面７１上でＦＰＣ４が電気的に接続されるので、かかる比較例で生じる曲げが不要となり、組み付け作業が容易であり、曲げ位置のバラつき等の影響を無くすことができる。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、一の筐体配線部材７に１本のＦＰＣ４が電気的に接続されるが、一の筐体配線部材７に複数本のＦＰＣ４が電気的に接続されてもよい。例えば、図５に示す例では、筐体配線部材７Ａの第１表面７１Ａには、２本のＦＰＣ４Ａ，４Ｂが電気的に接続されている。この場合、図５に示すように、筐体配線部材７Ａの第２表面７２Ａには、２つの端子部材５０Ａ，５０Ｂが電気的に接続されてもよい。尚、図５に示す例では、ＦＰＣ４Ａ，４Ｂのそれぞれに対応して、２組の配線（２本の配線７４Ａ、及び２本の配線７４Ｂ）が形成されている。図５に示すように、一の筐体配線部材７に複数本のＦＰＣ４が電気的に接続される場合は、１本のＦＰＣ４あたりの筐体配線部材７の部品点数を少なくできる。また、筐体配線部材７への複数本のＦＰＣ４の接続作業も冶具へのセットが１度で済むため組み立て性が良好となる効果もある。

また、上述した実施例では、ＦＰＣ４は、両端で筐体配線部材７を介して外部端子（ロータ２側とステータ３側の各外部端子）に電気的に接続されるが、一端だけが筐体配線部材７を介して外部端子に電気的に接続されてもよい。この場合、ＦＰＣ４の他端については、任意の方法で外部端子に電気的に接続されてもよい。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。

本願は、日本特許庁に２０１７年６月２１日に出願された基礎出願２０１７−１２１７２５号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。

１回転コネクタ
２ロータ
２Ｂコネクタ部
３ステータ
４ＦＰＣ
４ＡＦＰＣ
４ＢＦＰＣ
７筐体配線部材
７Ａ筐体配線部材
８内周壁
９外周壁
４２穴
５０端子部材
５０Ａ端子部材
５０Ｂ端子部材
５２端子
７１第１表面
７１Ａ第１表面
７２第２表面
７２Ａ第２表面
７４配線
７４Ａ配線
７４Ｂ配線
５２１ピン
５３０突起
５４０嵌合溝
７１１カシメピン
７８０爪部
７８２嵌合穴

Claims

ステータと、前記ステータに対して相対的に回転可能なロータと、前記ステータに備えられたステータ側の端子部材と前記ロータに備えられたロータ側の端子部材との間を電気的に接続するケーブルと、を備える回転コネクタにおいて、
前記ケーブルは、略長方形のＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）であり、
前記ＦＰＣの一端が電気的に接続されるとともに前記ステータ側の端子部材又は前記ロータ側の端子部材が電気的に接続される配線を有する筐体配線部材を更に備え、
前記筐体配線部材は、成形回路部品（ＭＩＤ：Molded Interconnect Device）である、回転コネクタ。
一の前記筐体配線部材の前記配線に複数の前記ＦＰＣが接続される、請求項１に記載の回転コネクタ。
前記筐体配線部材は、前記ロータの回転軸に対する径方向が第１表面の法線方向となるような第１表面と、前記ロータの回転軸の方向が第２表面の法線方向となるような第２表面とを有し、
前記ＦＰＣは、前記第１表面上の前記配線に電気的に接続され、前記筐体配線部材の配線に電気的に接続される前記端子部材は、前記第２表面上の前記配線に電気的に接続される、請求項１又は２に記載の回転コネクタ。
前記端子部材は、複数のピンが前記第２表面の法線方向に延在するピンヘッダである、請求項３に記載の回転コネクタ。
前記筐体配線部材には、前記ＦＰＣを位置決めして保持するカシメピンが設けられる、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の回転コネクタ。