WO2023248537A1 - 回転コネクタ - Google Patents

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WO2023248537A1
WO2023248537A1 PCT/JP2023/007309 JP2023007309W WO2023248537A1 WO 2023248537 A1 WO2023248537 A1 WO 2023248537A1 JP 2023007309 W JP2023007309 W JP 2023007309W WO 2023248537 A1 WO2023248537 A1 WO 2023248537A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
insulating layer
fpc
layer
signal conductor
stator
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/007309
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊晃 朝倉
Original Assignee
アルプスアルパイン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アルプスアルパイン株式会社 filed Critical アルプスアルパイン株式会社
Publication of WO2023248537A1 publication Critical patent/WO2023248537A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R35/00—Flexible or turnable line connectors, i.e. the rotation angle being limited
    • H01R35/04—Turnable line connectors with limited rotation angle with frictional contact members
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields

Definitions

  • the present disclosure relates to a rotary connector.
  • rotary connectors have been known that electrically connect an electrical device provided on the steering wheel side and an electrical device provided on the vehicle body side.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • a twisted pair flat cable comprising an insulator, wherein the insulator is twisted together with the plurality of conductors by folding back at a predetermined interval to form a twisted pair structure, is used for a steering roll connector (rotary connector). It has been known. (For example, see Patent Document 1). It is also known to provide a shield member on one side of a flat cable to block and absorb electromagnetic waves. (See FIG. 6(b) of Patent Document 1)
  • the impedance of the signal wiring is affected.
  • adjusting the thickness of the insulating resin layer between the shield layer and the signal wiring in order to obtain optimal impedance characteristics may affect the elasticity of the entire cable, making it difficult to deform.
  • the bending resistance bending durability
  • a rotary connector includes a stator having a first external connection part, a rotor having a second external connection part and arranged to be rotatable relative to the stator, the stator and the rotor having a second external connection part.
  • a flexible cable that is housed in an annular space between the rotor and has both ends respectively connected to the first external connection part of the stator and the second external connection part of the rotor; , a first insulating layer, a second insulating layer, a signal conductor formed between the first insulating layer and the second insulating layer, and a side opposite to the signal conductor with respect to the first insulating layer. and a shield layer stacked on the substrate, the first insulating layer being thicker than the second insulating layer.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a rotary connector 100 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the rotary connector 100 shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of peripheral components of the FPC 110 shown in FIG. 2.
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view of an FPC 110, a lead block, etc.;
  • FIG. 3 is an external perspective view of the FPC 110 held by the holder 7.
  • FIG. FIG. 3 is an external perspective view of the annular space S in a state where the FPC 110 is not accommodated.
  • It is a figure which shows an example of the cross-sectional structure of FPC for comparison.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional structure of FPC of an embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which FPCs according to an embodiment are overlapped.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a bent state of the FPC of the embodiment
  • FIG. 1 is an external perspective view of the rotary connector 100 of the embodiment
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the rotary connector 100 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of peripheral components of the FPC 110 shown in FIG. 2
  • FIG. 5 is an external perspective view of the FPC 110, lead block, etc.
  • FIG. 5 is an external perspective view of the FPC 110 held by the holder 7
  • FIG. 6 is an external perspective view of the annular space S without the FPC 110 accommodated therein.
  • the rotary connector 100 includes a stator 2 and a rotor 3 rotatably connected to the stator 2.
  • the FPC 110 is housed in a wound state.
  • Lead blocks 11 and 21 are connected to connection terminal portions 110a and 110b (see FIG. 2) at both ends of the FPC 110.
  • the stator 2 has a lead block 11 and the rotor 3 has a lead block 21.
  • the lead block 11 is an example of a first external connection part provided on the stator 2 side
  • the lead block 21 is an example of a second external connection part provided on the rotor 3 side.
  • a holder 7 is rotatably arranged between the stator 2 and the rotor 3.
  • the rotary connector 100 is used by being assembled into a steering device of an automobile, and is used to connect an electrical connection between a stator 2 installed in a steering column (not shown) of a vehicle and a rotor 3 connected to a steering wheel (not shown). The connection is made using the FPC 110.
  • the stator 2 is generally composed of an outer cylinder 8 and a bottom plate member 9 made of synthetic resin, and the substantially cylindrical outer cylinder 8 is integrated with the outer peripheral edge of the substantially annular bottom plate member 9 by snap coupling. ing.
  • a connecting portion 8a is provided at a predetermined location on the outer circumferential side of the outer cylinder 8, and a connecting portion 9a that is combined with the connecting portion 8a is integrally formed at a predetermined location on the outer circumferential side of the bottom plate member 9.
  • the combination of the connecting portion 8a, the cylindrical case 8b, and the connecting portion 9a constitutes a fixed side connecting portion 50 that accommodates the lead block 11.
  • the rotor 3 has an upper rotor 13 and a lower rotor 15 made of synthetic resin, and the upper rotor 13 and the lower rotor 15 are integrated by a snap connection.
  • the upper rotor 13 has an annular top plate portion 13a facing the bottom plate member 9, and an inner cylindrical body 13b hanging down from the center of the top plate portion 13a.
  • the inner diameter of the inner cylindrical body 13b is set to a size that allows a steering shaft (not shown) to be inserted therethrough.
  • the top plate portion 13a of the upper rotor 13 is integrally formed with a rotation side connecting portion 13d that accommodates the lead block 21. Further, the outer peripheral edge of the top plate portion 13a is slidably engaged with the outer cylinder body 8.
  • the lead blocks 11 and 21 are used as the first external connection part and the second external connection part, respectively, of the rotary connector 100 for electrically connecting to the steering wheel side or the vehicle side.
  • Any other configuration may be used as long as it can be electrically connected to the steering wheel side or the vehicle side, such as directly connecting a cable from the outside to the first external connection part and the second external connection part of the rotary connector 100.
  • the lower rotor 15 is formed into a substantially cylindrical shape through which the steering shaft can be inserted, and is snap-coupled to the inner cylindrical body 13b of the upper rotor 13.
  • the rotor 3 is rotatably connected to the stator 2.
  • the FPC 110 is a flexible printed circuit board, and has a configuration in which a strip-shaped conductor is covered with an insulating film made of polyimide or the like.
  • Flexible printed circuit boards can be microfabricated, and the number of signal lines per unit width can be increased compared to flat cables in which conductive wires are coated with laminated resin.
  • the FPC 110 is housed in an annular space S (see FIG. 6) formed between the outer cylindrical body 8 and the inner cylindrical body 13b so that it can be rolled up and unwound.
  • the FPC 110 has a folded part 110c that is folded back by the roller 23 between the connecting terminal parts 110a and 110b located at both ends in the annular space S (see FIGS. 3 to 5).
  • the FPC 110 has its winding direction reversed by the folded portion 110c.
  • the FPC 110 is wound within the annular space S (see FIG. 6), so that some sections overlap. More specifically, for example, on the inner peripheral side (the part indicated by arrow A) of the folded portion 110c shown in FIG. 3, the FPCs 110 wound around the inner cylinder 13b closely overlap each other. Similarly, on the outer peripheral side (the part indicated by arrow B) of the folded portion 110c shown in FIG. 3, the FPCs 110 wound along the cylindrical shape of the outer cylinder 8 are closely overlapped with each other.
  • the length of the FPC 110 (the length between the connection terminal parts 110a and 110b at both ends) ) is allowed some leeway. Therefore, in the portion where the FPCs 110 overlap, they do not completely adhere to each other as in the case where the overlapped FPCs 110 are adhered to each other, but overlap so gently that a thin air layer exists between them.
  • FPC 110 and the other FPC may be provided.
  • FPC 110 and the other FPC are provided, if the two FPCs are overlapped, reversed at the folded part, and wound on the inner or outer circumferential side of the folded part, FPC 110 and the other FPC can be installed. Even when one FPC is overlapped with each other in the annular space S, it can be accommodated in an operable manner. At this time, by making the length of the other FPC different from the length of the FPC 110 and shifting the folded position, it is possible to accommodate the FPC more smoothly and stably. The same applies when three or more FPCs are provided.
  • other FPCs of one FPC 110 include a flexible substrate that is composed of only an insulating layer and has approximately the same size as the FPC 110, and a flexible substrate that has approximately the same size as the FPC 110.
  • a flexible substrate provided with a shield layer, etc. may be provided in an overlapping manner.
  • a connecting terminal portion 110a at one longitudinal end of the FPC 110 is electrically connected to a lead block 11 attached to the stator 2, and a connecting terminal portion 110b at the other longitudinal end is electrically connected to a lead block 21 attached to the rotor 3. electrically connected to.
  • electrical connection means that a signal is connected between the connection terminal section 110a and the lead block 11 or between the connection terminal section 110b and the lead block 21 to process and control electrical signals passing through the lead blocks 11, 21 or the FPC 110. This also includes cases where a processing section, a control section, etc. are provided.
  • the holder 7 includes an annular flat plate portion 7a rotatably mounted on a bottom plate member 9 within an annular space S, and a plurality of support shafts 7b erected on the annular flat plate portion 7a. , and a guide wall portion 7c.
  • a roller 23 is rotatably supported on each support shaft 7b, and as shown in FIG. At the folded portion 110c, the winding direction of the FPC 110 is reversed midway.
  • the holder 7 is rotatably provided with respect to the stator 2 and rotor 3, and when the rotor 3 rotates relative to the stator 2, the holder 7 also rotates around the axes of the stator 2 and rotor 3. do.
  • the lead block 11 is held by a block holder 71, and is connected to a connecting terminal portion 110a at the other end of the FPC 110 via wiring (not shown) fixed to the block holder 71. It is connected to the.
  • the lead block 21 is held by a block holder 91, and is connected to the connection terminal portion 110b of the FPC 110 via wiring (not shown) fixed to the block holder 91. ing. Thereby, electrical connection between the lead block 11 of the stator 2 and the lead block 21 of the rotor 3 is maintained via the FPC 110.
  • the wiring electrically connecting the lead block 11 and the connecting terminal portion 110a, and the lead block 21 and the connecting terminal portion 110b are connected, for example, by short flexible cables such as FPC held by the block holders 71 and 91, respectively. You can.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the cross-sectional structure of the FPC 1 for comparison. Note that the FPC 1 for comparison is not a conventional technology.
  • the comparative FPC 1 has a long and narrow shape, has connection terminals at both ends, and is housed in the annular space S (see FIG. 6) in a wound state. It is possible.
  • the cross section shown in FIG. 7 is a cross section obtained by cutting the FPC 1 in a plane perpendicular to the longitudinal direction (direction connecting both ends) of the comparative FPC 1, and shows the portion where the signal conductor is located.
  • the elastic modulus of each layer will be expressed in Young's modulus (Gpa).
  • the comparative FPC 1 has a structure in which a shield film 1A, an insulating layer 1B, an adhesive layer 1C, a signal conductor 1D, an adhesive layer 1E, and an insulating layer 1F are laminated.
  • the shield film 1A is a layer in which, for example, a metal layer such as copper or silver or a metal mesh is formed on the surface of an insulating layer.
  • the shield film 1A is laminated on the insulating layer 1B in order to stabilize the impedance of the signal conductor 1D in order to improve the signal transmission characteristics in the signal conductor 1D.
  • the thickness of the shield film 1A is, for example, 15 ⁇ m, and the elastic modulus is 0.8 Gpa.
  • the insulating layer 1B is, for example, an insulating film made of polyimide, and is laminated on the shield film 1A.
  • the insulating layer 1B may be made of a material other than polyimide as long as it can be wound.
  • the thickness of the insulating layer 1B is, for example, 25 ⁇ m, and the elastic modulus is 4.1 Gpa.
  • the adhesive layer 1C is an insulating layer made of an adhesive that adheres the insulating layer 1B and the signal conductor 1D.
  • the thickness of the adhesive layer 1C is, for example, 10 ⁇ m, and the elastic modulus is 4.3 Gpa.
  • the signal conductor 1D is, for example, a signal conductor in which a metal layer such as copper foil is etched into a pattern such as wiring.
  • the thickness of the signal conductor 1D is, for example, 35 ⁇ m, and the elastic modulus is 30 Gpa.
  • the adhesive layer 1E is an insulating layer made of an adhesive that bonds the signal conductor 1D and the insulating layer 1F.
  • the thickness of the adhesive layer 1E is, for example, 30 ⁇ m, and the elastic modulus is 1.2 Gpa.
  • the insulating layer 1F is, for example, an insulating film made of polyimide, like the insulating layer 1B.
  • the insulating layer 1F may be made of a material other than polyimide as long as it can be wound.
  • the thickness of the insulating layer 1F is, for example, 25 ⁇ m, and the elastic modulus is 4.1 Gpa.
  • Such a comparative FPC 1 is equipped with a shield film 1A and a signal conductor 1D in order to support high-speed digital signals transmitted by, for example, CAN (Controlled Area Network), which is an in-vehicle data communication network. It stabilizes impedance and shields noise.
  • CAN Controlled Area Network
  • the comparative FPC 1 has a configuration in which a shield film 1A is attached to an FPC that does not support high-speed digital signals.
  • the impedance of the signal conductor 1D in the comparison FPC 1 was 60 ⁇ .
  • the signal conductor 1D is treated as a pair of signal lines (two signal lines make up a set) for differential signals compatible with a two-wire differential voltage system, and a differential impedance model is used. was used.
  • the distance between the shield film 1A and the signal conductor 1D may be increased, but this means increasing the thickness of the insulating layer 1B between the shield film 1A and the signal conductor 1D.
  • the FPC 1 becomes difficult to bend at the folded portion that curves along the roller 23, and the stress applied to the FPC 1 increases when it is bent to a predetermined shape, making it more likely to be damaged as it is repeatedly bent.
  • the bending resistance of the FPC1 decreases.
  • a rotary connector 100 that can realize a stable desired impedance and includes an FPC 110 with high bending resistance is realized.
  • the configuration of the FPC 110 will be described below.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of the FPC 110.
  • the cross section shown in FIG. 8 is a cross section obtained by cutting the FPC 110 along a plane perpendicular to the longitudinal direction (direction connecting both ends) of the FPC 110, and shows a portion where the signal conductor 116 is located.
  • the vertical direction in FIG. 8 corresponds to the radial direction of the annular space S. Although the following explanation will be made using the vertical direction in FIG. 8, the vertical direction shown in FIG. 8 does not represent a universal vertical direction.
  • the FPC 110 includes a shield film 111, an insulating layer 112, an adhesive layer 113, an insulating layer 114, an adhesive layer 115, a signal conductor 116, an adhesive layer 117, and an insulating layer 118.
  • the shield film 111 is an example of a shield layer.
  • the insulating layer 112, adhesive layer 113, insulating layer 114, and adhesive layer 115 between the shield film 111 and the signal conductor 116 constitute a first insulating layer 110F.
  • the adhesive layer 117 and the insulating layer 118 are located on the opposite side of the signal conductor 116 from the first insulating layer 110F.
  • the adhesive layer 117 and the insulating layer 118 constitute a second insulating layer 110S.
  • the insulating layer on which the shield film 111 is provided with respect to the signal conductor 116 is the first insulating layer 110F
  • the insulating layer without the shield film 111 with respect to the signal conductor 116 is the second insulating layer 110S.
  • the first insulating layer 110F is thicker than the second insulating layer 110S. The reason for doing this will be described later using FIG. 9.
  • the insulating layers 112 and 114 are examples of two insulating layers included in the first insulating layer 110F.
  • the adhesive layer 113 that adheres the insulating layers 112 and 114 is an example of a bonding layer that connects the two insulating layers, and an adhesive layer may be used as another example.
  • connection terminal portions 110a and 110b are connected to lead blocks 11 and 21 (see FIGS. 2 to 4), respectively.
  • the shield film 111 is located inside the annular space S in the radial direction on the inner peripheral side of the folded portion 110c (the portion indicated by the arrow A in FIG. 3). Further, on the outer peripheral side of the folded portion 110c (the portion indicated by the arrow B in FIG. 3), the shield film 111 is located on the outside of the annular space S in the radial direction. In the folded portion 110c, the shield film 111 is on the outside. The reason for doing this will be described later using FIG. 9.
  • the shield film 111, the insulating layer 112, the adhesive layer 113, the insulating layer 114, the adhesive layer 115, the signal conductor 116, the adhesive layer 117, and the insulating layer 118 are laminated in this order.
  • the first insulating layer 110F including the insulating layer 112, the adhesive layer 113, the insulating layer 114, and the adhesive layer 115 is a base insulating layer that becomes the base of the FPC 110
  • the insulating layer 110S is a protective layer provided to protect the signal conductor 116.
  • the FPC 110 can be manufactured as follows. First, a metal foil for the signal conductor 116 is bonded onto the insulating layer 114 of the first insulating layer 110F as a base insulating layer using the adhesive layer 115. Next, patterning is performed by etching to form a signal conductor 116, and then an insulating layer 118 is bonded onto the signal conductor 116 with an adhesive layer 117. Then, it is turned upside down, and the insulating layer 112 is adhered to the insulating layer 114 using the adhesive layer 113, and finally the shield film 111 is attached to the insulating layer 112. As an example, the FPC 110 can be manufactured using such a manufacturing process. Note that the manufacturing process may be performed in a different process depending on the material, ease of manufacturing, etc.
  • the shield film 111 is a layer in which, for example, a metal layer such as copper or silver or a metal mesh is formed on the surface of an insulating layer.
  • the shield film 111 is laminated on the lower surface side of the insulating layer 112 in order to stabilize the impedance of the signal conductor 116 in order to improve the signal transmission characteristics in the signal conductor 116 and to shield noise.
  • the thickness of the shield film 111 is, for example, 15 ⁇ m, and the elastic modulus is 0.8 Gpa.
  • the insulating layer 112 is, for example, an insulating film made of polyimide.
  • the insulating layer 112 may be made of a material other than polyimide as long as it can be wound.
  • the thickness of the insulating layer 112 is, for example, 12.5 ⁇ m, and the elastic modulus is 4.1 Gpa.
  • the adhesive layer 113 is an insulating layer made of an adhesive that bonds the insulating layer 112 and the insulating layer 114 together.
  • the thickness of the adhesive layer 113 is, for example, 30 ⁇ m, and the elastic modulus is 1.2 Gpa.
  • the insulating layer 114 is, for example, an insulating film made of polyimide.
  • the insulating layer 114 may be made of a material other than polyimide as long as it can be wound.
  • the thickness of the insulating layer 114 is, for example, 25 ⁇ m, and the elastic modulus is 4.1 Gpa.
  • the adhesive layer 115 is an insulating layer made of an adhesive that adheres the insulating layer 114 and the signal conductor 116.
  • the thickness of the adhesive layer 115 is, for example, 10 ⁇ m, and the elastic modulus is 4.3 Gpa.
  • an epoxy adhesive or the like is used for the adhesive layer 115.
  • the signal conductor 116 is, for example, a signal conductor formed by etching a metal layer such as copper foil into a pattern such as wiring.
  • the signal conductor 116 is compatible with a two-wire differential voltage system, and includes a pair of signal lines (two signal lines make up a set) for differential signals.
  • the thickness of the signal conductor 116 is, for example, 35 ⁇ m, and the elastic modulus is 30 Gpa.
  • the adhesive layer 117 is an insulating layer made of an adhesive that bonds the signal conductor 116 and the insulating layer 118.
  • the thickness of the adhesive layer 117 is, for example, 30 ⁇ m, and the elastic modulus is 1.2 Gpa.
  • an acrylic adhesive, an epoxy adhesive, or the like is used for the adhesive layers 113 and 117.
  • the insulating layer 118 is, for example, an insulating film made of polyimide.
  • the insulating layer 118 may be made of a material other than polyimide as long as it can be wound.
  • the thickness of the insulating layer 118 is, for example, 12.5 ⁇ m, and the elastic modulus is 4.1 Gpa.
  • the total thickness of the insulating layer 112, the adhesive layer 113, the insulating layer 114, and the adhesive layer 115 as the first insulating layer 110F is 77.5 ⁇ m, and the adhesive layer 117 as the second insulating layer 110S Since the total thickness of the insulating layer 118 is 42.5 ⁇ m, the first insulating layer 110F is thicker than the second insulating layer 110S.
  • the thickness (77.5 ⁇ m) of the first insulating layer 110F between the signal conductor 116 and the shield film 111 in the FPC 110 is the same as that between the signal conductor 1D and the shield film 1A in the comparative FPC 1 shown in FIG. It is thicker than the thickness (55 ⁇ m) of the insulating layer (insulating layer 1B and adhesive layer 1C), and is approximately 1.4 times as thick.
  • the impedance of the signal conductor 116 in the FPC 110 becomes high, and the value calculated by simulation using the differential impedance model is It was about 120 ⁇ .
  • the signal conductor width, thickness, and signal conductor spacing are the same as those of the comparative FPC1.
  • Such a high impedance is a good value that can be fully used in a two-wire differential voltage type data communication network such as CAN.
  • the FPC 110 divides the portion of the insulating film other than the adhesive layer included in the first insulating layer 110F into two insulating layers 112 and 114, with a distance of 30 ⁇ m between these layers. They are bonded together with a thick adhesive layer 113. Further, the elastic modulus of the adhesive layer 113 is smaller than the elastic modulus of the two insulating layers 112 and 114. The elastic modulus of the adhesive layer 113 is 1.2 Gpa, and since it is a member that is very bendable and relieves stress, it increases the thickness of the first insulating layer 110F and realizes ease of bending.
  • the first insulating layer 110F has high bending resistance. Note that even if the elastic modulus of the adhesive layer 113 is not smaller than that of the insulating layers 112 and 114, the bending resistance can be improved by using a material that has strong adhesion to the insulating layers 112 and 114, or a material that has strong toughness. be able to.
  • the FPC 110 is wound on the inner circumference side of the folded part 110c (the part indicated by arrow A in FIG. 3) and on the outer circumference side of the folded part 110c (the part indicated by arrow B in FIG. 3). They overlap each other.
  • the shield film 111 is located inside the annular space S in the radial direction, and the adhesive layer 117 and the insulating layer 118 are located inside the annular space S in the radial direction. Since the signal conductor 116 is located on the outer side, the signal conductor 116 overlaps the shield film 111 on the outer side by one circumference via the adhesive layer 117 and the insulating layer 118, that is, the second insulating layer 110S.
  • the shield film 111 is located on the outside of the annular space S in the radial direction, and the adhesive layer 117 and the insulating layer 118 are located on the outer side of the annular space S. Since the signal conductor 116 is located on the inside in the radial direction, the signal conductor 116 overlaps with the shield film 111 one round inside via the adhesive layer 117 and the insulating layer 118, that is, the second insulating layer 110S.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which the FPCs 110 are overlapped.
  • the FPC 110 can be bent more easily than in the case where the second insulating layer 110S, which is similar to the first insulating layer 110F, has the same thickness, and the stress generated when bending can be suppressed. It is possible to suppress a decrease in bending resistance.
  • the second insulating layer 110S is made thinner than the first insulating layer 110F because there is an air layer between them. good impedance can be ensured.
  • the bending resistance can be increased by making the first insulating layer thinner.
  • the two insulating layers 112 and 114 are bonded together by the adhesive layer 113, but the two insulating layers 112 and 114 and the adhesive layer 113 are combined into one It may be formed of an insulating layer. Even so, bending resistance can be ensured by making the second insulating layer 110S thin.
  • grease or the like may be applied to the surface of the FPC 110 or other FPC.
  • grease will be present in the air layer, the distance between the signal conductor 116 of the FPC 110 and the shield layer of the other FPC is maintained, so the same effect can be obtained.
  • the thickness of the second insulating layer 110S on the side opposite to the side on which the shield film 111 is arranged with respect to the signal conductor 116 is 42.5 ⁇ m, and the thickness of the first insulating layer 110F (77.5 ⁇ m).
  • the FPC 110 used in the rotary connector 100 is thinner than 5 ⁇ m), the signal impedance is stable even in the overlapping portion, and the optimum impedance for communication can be obtained, and bending resistance can be ensured.
  • the relationship of thickness of the first insulating layer 110F>thickness of the second insulating layer 110S may be realized, for example, by increasing the thickness of the first insulating layer 110F at the design stage, or by increasing the thickness of the second insulating layer 110F at the design stage. This may be realized by reducing the thickness of 110S.
  • the shield film 111 is located on the outer side in the radial direction of the annular space S on the outer circumferential side of the folded portion 110c (the part indicated by arrow B in FIG. 3), the FPC 110 cannot shield noise from the outside. can.
  • the rotary connector 100 includes the stator 2 having the lead block 11, the rotor 3 having the lead block 21 and being rotatably arranged relative to the stator 2, and the stator 2 and the rotor 3.
  • the FPC 110 is housed in an annular space S between the two, and has both ends connected to the stator 2 and the rotor 3, respectively.
  • the FPC 110 includes a first insulating layer 110F, a second insulating layer 110S, a signal conductor 116 formed between the first insulating layer 110F and the second insulating layer 110S, and a signal conductor for the first insulating layer 110F.
  • the first insulating layer 110F is thicker than the second insulating layer 110S.
  • the first insulating layer 110F is thicker than the second insulating layer 110S, a sufficient distance between the shield film 111 and the signal conductor 116 can be ensured, and the impedance of the signal conductor 116 can be stabilized. Further, when the FPC 110 is housed in the annular space S and wound, a layer of air is interposed between the overlapping FPCs 110, so that the thickness of the second insulating layer 110S becomes the thickness of the first insulating layer 110F.
  • the optimal impedance of the FPC 110 can be ensured because the distance between the shield film of the adjacent FPC can be secured, and the thickness of the second insulating layer S is set to be thinner than the thickness of the first insulating layer F. Decrease in bending resistance can be suppressed.
  • the first insulating layer 110F includes two insulating layers 112 and 114, and an adhesive layer 113 that bonds between the two insulating layers 112 and 114.
  • the part of the insulating film included in the first insulating layer 110F is divided into two insulating layers 112 and 114, which are bonded by an adhesive layer 113, so that the impedance of the shield film 111 is stabilized by ensuring the thickness of the first insulating layer 110F. It is possible to provide a rotary connector 100 that is both flexible and improves the bending resistance of the first insulating layer 110F.
  • the elastic modulus of the adhesive layer 113 is smaller than the elastic modulus of the two insulating layers 112 and 114, the stress during bending of the first insulating layer 110F can be alleviated, and the bending resistance can be improved.
  • the FPC 110 has a folded part 110c which is folded back in the annular space S and the winding direction is reversed, and the shield film 111 is located inside the folded part 110c in the radial direction on the inner peripheral side of the folded part 110c.
  • the shield film 111 is located on the outside in the radial direction. Therefore, noise from outside the rotary connector 100 can be shielded, and a state in which the high-speed digital signal transmitted through the signal conductor 116 has a good waveform can be realized.
  • a similar configuration may be realized and used in a flat cable in which a conductive wire is coated with a laminated resin instead of the FPC 110.
  • a conductive wire may be used instead of the signal conductor 116 and covered with laminated resin, and the thickness of the laminated resin may be changed above and below the conductive wire, or a resin layer may be provided between the laminated film and the shield layer. It may be configured as follows.
  • the first insulating layer 110F is the base insulating layer of the FPC 110 and the second insulating layer 110S is the protective layer, that is, the case where the shield film 111 is formed on the base insulating layer side. Similar effects can also be obtained in a configuration in which the shield film 111 is provided on the protective layer side of the FPC 110.
  • an adhesive layer 115 is provided on the insulating layer 114 as a base insulating layer, a metal foil for the signal conductor 116 is pasted on the adhesive layer 115, and then the metal foil is patterned.
  • an adhesive layer 117, an insulating layer 118, an adhesive layer similar to the adhesive layer 113, and an insulating layer similar to the insulating layer 112 are formed as protective layers on the signal conductor 116. do. It can be manufactured by providing a shield film 111 on this insulating layer.
  • the protective layer is the first insulating layer
  • the base insulating layer is the second insulating layer.
  • FIG. 10 is a diagram showing a bent state of the FPC 110 according to a modification of the embodiment.
  • the connection terminal parts 110a and 110b are connected to the lead blocks 11 and 21 (see FIGS. 2 to 4), respectively, so that the shield film 111 is on the inside at the folded part 110c. Ru.
  • the shield film 111 is located on the outside of the annular space S in the radial direction. Further, on the outer peripheral side of the folded portion 110c (the portion indicated by the arrow B in FIG. 3), the shield film 111 is located inside the annular space S in the radial direction.
  • the outer side in the thickness direction of the FPC 110 is pulled in the extending direction of the FPC 110, and the inner side is compressed. Thinner materials are more resistant to tension, and thicker materials are more resistant to compression.
  • the second insulating layer 110S is thinner than the first insulating layer 110F, by positioning it on the outside at the folded portion 110c, the tensile resistance of the FPC 110 can be improved. Furthermore, by locating the first insulating layer 110F and the shield on the inner side of the folded portion 110c, the resistance against compression of the FPC 110 can be improved.
  • the shield film 111 When connecting the FPC 110 between the lead blocks 11 and 21, it is determined whether the shield film 111 is located inside the folded portion 110c as shown in FIG. 10 or outside as shown in FIG. It may be determined based on the balance between resistance to external noise and resistance to tension and compression at the folded portion 110c.
  • the FPC 110 has a folded part 110c that is folded back within the annular space S and the winding direction is reversed, and in the folded part 110c, the shield film 111 is located inside the folded part 110c. Therefore, the resistance of the FPC 110 to tension can be improved, and the resistance of the FPC 110 to compression can be improved.
  • Rotating connector 110 FPC (Example of flexible cable) 110a Connection terminal portion 110b Connection terminal portion 110c Folded portion 110F First insulating layer 110S Second insulating layer 111 Shield film (an example of a shield layer) 112 Insulating layer 113 Adhesive layer (an example of a bonding layer) 114 Insulating layer 115 Adhesive layer 116 Signal conductor 117 Adhesive layer 118 Insulating layer

Landscapes

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Abstract

良好なインピーダンス特性と耐屈曲性を得られる回転コネクタを提供する。　回転コネクタは、第１外部接続部を有するステータと、第２外部接続部を有し、前記ステータに対して相対的に回転可能に配置されたロータと、前記ステータの前記第１外部接続部と前記ロータの前記第２外部接続部との間の環状空間内に収容され、前記ステータと前記ロータとにそれぞれ接続された両端を有するフレキシブルケーブルとを備え、前記フレキシブルケーブルは、第１絶縁層と、第２絶縁層と、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に形成される信号導体と、前記第１絶縁層に対して前記信号導体とは反対側に積層されたシールド層とを有し、前記第１絶縁層は、前記第２絶縁層よりも厚い。

Description

回転コネクタ
　本開示は、回転コネクタに関する。
　従来より、自動車等の車両において、ステアリングホイール側に備えられた電気装置と車体側に備えられた電気装置とを電気的に接続する回転コネクタが知られている。このような回転コネクタを高速デジタル通信に使用する場合に、電磁ノイズ等による電磁両立性（ＥＭＣ；Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）の問題があり、例えば信号が伝播する複数の導体の周囲にシート状に形成された絶縁体を備え、前記絶縁体は、前記複数の導体と共に、所定の間隔を有して折り返すことによってより合わせられ、ツイストペア構造を形成するツイストペアフラットケーブルを、ステアリングロールコネクタ（回転コネクタ）に用いることが知られている。（例えば、特許文献１参照）。また、フラットケーブルの一面にシールド部材を設け、電磁波を遮断、吸収することも知られている。（特許文献１の図６（ｂ）参照）
特開２００９－１０４９０７号公報
　ところで、高速デジタル通信では、信号配線の近傍にシールド層のような導電層があると信号配線のインピーダンスが影響を受ける。一方で、最適なインピーダンス特性を得るためにシールド層と信号配線の間にある絶縁樹脂層の厚さを調整すると、ケーブル全体の弾性に影響を与え、変形しにくくなる場合がある。特に、回転コネクタの様に内部にケーブル反転部がある場合、耐屈曲性（屈曲耐久性）が低下するという問題がある。
　そこで、耐屈曲性の低下を抑えながら良好なインピーダンス特性を得られる回転コネクタを提供することを目的とする。
　本開示の実施形態の回転コネクタは、第１外部接続部を有するステータと、第２外部接続部を有し、前記ステータに対して相対的に回転可能に配置されたロータと、前記ステータと前記ロータとの間の環状空間内に収容され、前記ステータの前記第１外部接続部と前記ロータの前記第２外部接続部とにそれぞれ接続された両端を有するフレキシブルケーブルとを備え、前記フレキシブルケーブルは、第１絶縁層と、第２絶縁層と、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に形成される信号導体と、前記第１絶縁層に対して前記信号導体とは反対側に積層されたシールド層とを有し、前記第１絶縁層は、前記第２絶縁層よりも厚い。
　耐屈曲性の低下を抑えながら良好なインピーダンス特性を得られる回転コネクタを提供することができる。
実施形態の回転コネクタ１００の外観斜視図である。 図１に示す回転コネクタ１００の分解斜視図である。 図２に示すＦＰＣ１１０の周辺構成要素の拡大斜視図である。 ＦＰＣ１１０、リードブロック等の外観斜視図である。 ＦＰＣ１１０をホルダ７で保持した状態の外観斜視図である。 ＦＰＣ１１０が収容されていない状態での環状空間Ｓの外観斜視図である。 比較用のＦＰＣの断面構造の一例を示す図である。 実施形態のＦＰＣの断面構造の一例を示す図である。 実施形態のＦＰＣが重なった状態を示す断面図である。 実施形態のＦＰＣが折り曲げられた状態を示す断面図である。
　以下、本開示の回転コネクタを適用した実施形態について説明する。
　＜実施形態＞
　図１は、実施形態の回転コネクタ１００の外観斜視図、図２は図１に示す回転コネクタ１００の分解斜視図、図３は図２に示すＦＰＣ１１０の周辺構成要素の拡大斜視図、図４はＦＰＣ１１０、リードブロック等の外観斜視図、図５はＦＰＣ１１０をホルダ７で保持した状態の外観斜視図、図６はＦＰＣ１１０が収容されていない状態での環状空間Ｓの外観斜視図である。
　図１乃至図６に示すように、回転コネクタ１００は、ステータ２と、ステータ２に回動自在に連結されたロータ３とを備える。ステータ２とロータ３との間に形成された環状空間Ｓ内には、ＦＰＣ１１０が巻回された状態で収容されている。ＦＰＣ１１０の両端の接続端子部１１０ａ及び１１０ｂ（図２参照）にはリードブロック１１及び２１が接続されている。ステータ２は、リードブロック１１を有し、ロータ３は、リードブロック２１を有する。リードブロック１１は、ステータ２側に設けられる第１外部接続部の一例であり、リードブロック２１は、ロータ３側に設けられる第２外部接続部の一例である。
　また、ステータ２とロータ３との間には、ホルダ７が回動自在に配置されている。回転コネクタ１００は自動車のステアリング装置に組み付けられて使用され、車両のステアリングコラム（図示せず）に設置されるステータ２とステアリングホイール（図示せず）に連結されるロータ３との間の電気的接続をＦＰＣ１１０によって行うというものである。
　ステータ２は、合成樹脂製の外筒体８と底板部材９によって概略構成されており、略円筒状の外筒体８がスナップ結合によって略円環状の底板部材９の外周縁部に一体化されている。外筒体８の外周面側の所定箇所には接続部８ａが設けられており、底板部材９の外周側の所定位置には接続部８ａと組み合わされる接続部９ａが一体形成されている。図１及び図２に示すように、接続部８ａ、筒状のケース８ｂ、及び接続部９ａの組合体は、リードブロック１１を収容する固定側接続部５０を構成している。
　ロータ３は、合成樹脂製の上部ロータ１３と下部ロータ１５とを有し、上部ロータ１３及び下部ロータ１５がスナップ結合によって一体化されている。図１乃至図３に示すように、上部ロータ１３は、底板部材９に対向する円環状の天板部１３ａと、天板部１３ａの中央から垂下する内筒体１３ｂとを有する。内筒体１３ｂの内径はステアリングシャフト（図示せず）を挿通可能な寸法に設定されている。上部ロータ１３の天板部１３ａには、リードブロック２１を収容する回転側接続部１３ｄが一体形成されている。また、天板部１３ａの外周縁部は外筒体８に摺動自在に係合している。なお、ここでは、ステアリングホイール側又は車両側に電気的に接続するための回転コネクタ１００の第１外部接続部及び第２外部接続部としてリードブロック１１及び２１をそれぞれ使用した例を示すが、例えば外部からのケーブルを回転コネクタ１００の第１外部接続部及び第２外部接続部に直接接続する等、ステアリングホイール側又は車両側と電気的に接続できる構成であれば、他の構成でもよい。
　下部ロータ１５はステアリングシャフトを挿通可能な略円筒状に形成されており、この下部ロータ１５は上部ロータ１３の内筒体１３ｂにスナップ結合されている。そして、下部ロータ１５を底板部材９の内周縁部に摺動自在に係合させることにより、ロータ３がステータ２に回動自在に連結されるようになっている。
　ＦＰＣ１１０は、フレキシブルプリント基板であり、帯状の導体がポリイミド製の絶縁フィルム等によって被覆された構成を有する。フレキシブルプリント基板は微細加工が可能であり、導電線をラミネート樹脂で被覆したフラットケーブルに比べて単位幅当たりの信号線の配置数を増やすことができる。
　ＦＰＣ１１０は、外筒体８と内筒体１３ｂとの間に形成される環状空間Ｓ（図６参照）の内部で巻き締め可能、及び、巻き戻し可能に収容されている。ＦＰＣ１１０は、環状空間Ｓ内において、両端に位置する接続端子部１１０ａ及び１１０ｂの間でローラ２３によって折り返される折り返し部１１０ｃを有する（図３乃至図５参照）。ＦＰＣ１１０は、折り返し部１１０ｃによって、巻回方向を反転させている。
　また、図２に示すように、ＦＰＣ１１０は、環状空間Ｓ（図６参照）内で巻回されることにより、一部の区間が重なり合っている。より具体的には、例えば、図３に示す折り返し部１１０ｃよりも内周側（矢印Ａで示す部分）では、内筒体１３ｂに巻回されたＦＰＣ１１０同士が近接して重なり合っている。同様に、図３に示す折り返し部１１０ｃよりも外周側（矢印Ｂで示す部分）では、外筒体８の円筒形状に沿って巻回されたＦＰＣ１１０同士が近接して重なり合っている。
　ただし、ステアリング装置を最大の切れ角までステアリングホイールを回しても、ＦＰＣ１１０が引き延ばされることや破断することがないように、ＦＰＣ１１０の長さ（両端の接続端子部１１０ａ及び１１０ｂの間の長さ）には余裕が持たされている。このため、ＦＰＣ１１０同士が重なり合う部分では、重なり合ったＦＰＣ１１０同士が接着した場合の様に完全に密着することはなく、間には薄い空気層が存在するほど緩やかに重なり合うことになる。
　ここで、ＦＰＣ１１０同士が重なり合うとは、ＦＰＣ１１０同士が密着せずに、間には空気層が存在するほど緩やかに重なっている状態を意味することとする。
　また、ここでは、環状空間Ｓ（図６参照）内に１つのＦＰＣ１１０のみが設けられる形態について説明するが、２つ以上の同様のＦＰＣが設けられていてもよい。例えば、ＦＰＣ１１０ともう一つのＦＰＣが設けられる場合には、２つのＦＰＣを重ねた状態で、折り返し部で反転させ、折り返し部より内周側又は外周側で巻回すれば、ＦＰＣ１１０と他のもう１つのＦＰＣが環状空間Ｓ内で互いに重なり合った状態でも動作可能に収容することができる。この時、ＦＰＣ１１０の長さに対して、もう１つのＦＰＣの長さを異なる長さにして折り返しの位置をずらすようにすれば、よりスムーズに、安定して動作可能に収容することができる。３つ以上のＦＰＣが設けられる場合も同様である。
　また、環状空間Ｓ（図６参照）内には、１つのＦＰＣ１１０の他のＦＰＣとして、絶縁層のみで構成され、ＦＰＣ１１０と略同一サイズを有するフレキシブル基板や、ＦＰＣ１１０と略同一のサイズを有し、シールド層が設けられたフレキシブル基板等が重ね合わせて設けられていてもよい。
　ＦＰＣ１１０の長手方向の一端の接続端子部１１０ａは、ステータ２に取り付けられるリードブロック１１に電気的に接続されており、長手方向の他端の接続端子部１１０ｂは、ロータ３に取り付けられるリードブロック２１に電気的に接続されている。ここで電気的に接続とは、接続端子部１１０ａとリードブロック１１あるいは接続端子部１１０ｂとリードブロック２１の間に、リードブロック１１、２１あるいはＦＰＣ１１０を通過する電気信号を処理、制御するような信号処理部や制御部等が設けられている場合も含む。
　図２に示すように、ホルダ７は、環状空間Ｓ内で底板部材９上に回動自在に搭載される環状平板部７ａと、この環状平板部７ａに立設された複数の支軸７ｂと、ガイド壁部７ｃとを有する合成樹脂の成形品である。
　各支軸７ｂにはローラ２３が回動可能に支持されており、図５に示すように、ＦＰＣ１１０を所定のローラ２３に巻き掛けて対向するガイド壁部７ｃとの間に通過させることによって、折り返し部１１０ｃにおいてＦＰＣ１１０の巻回方向を途中で反転させている。ホルダ７は、ステータ２、ロータ３に対して回転可能に設けられており、ロータ３がステータ２に対して相対的に回転したときに、ステータ２とロータ３の軸線を中心にホルダ７も回転する。
　このような構成の回転コネクタ１００では、ステアリングホイールの回転に連動してステータ２とロータ３との間の相対的な回転位置が変化しても、その変化を効果的に吸収でき、ＦＰＣ１１０に大きな負荷が加わることを回避できる。
　図３及び図４に示すように、リードブロック１１は、ブロックホルダ７１に保持されており、ブロックホルダ７１に固定された配線（図示せず）を介して、ＦＰＣ１１０の他端の接続端子部１１０ａに接続されている。
　図３及び図４に示すように、リードブロック２１は、ブロックホルダ９１に保持されており、ブロックホルダ９１に固定された配線（図示せず）を介して、ＦＰＣ１１０の接続端子部１１０ｂに接続されている。これにより、ＦＰＣ１１０を介して、ステータ２のリードブロック１１とロータ３のリードブロック２１との間の電気的接続が維持されるようになっている。
　なお、リードブロック１１と接続端子部１１０ａ、及びリードブロック２１と接続端子部１１０ｂを電気的に接続する配線は、一例としてそれぞれブロックホルダ７１、９１に保持される短いＦＰＣ等のフレキシブルケーブルで接続してもよい。
　＜ＦＰＣ１１０＞
　以下では、回転コネクタ１００（図１参照）に含まれるＦＰＣ１１０について説明する。まず、図７を用いて、比較用のＦＰＣ１について説明する。図７は、比較用のＦＰＣ１の断面構造の一例を示す図である。なお、比較用のＦＰＣ１は、従来技術ではない。
　比較用のＦＰＣ１は、図３に示す実施形態のＦＰＣ１１０と同様に、細長く長尺状であり、両端に接続端子を有し、巻回された状態で環状空間Ｓ（図６参照）内に収容可能である。
　図７に示す断面は、比較用のＦＰＣ１の長手方向（両端を結ぶ方向）に対して垂直な平面でＦＰＣ１を切断して得られる断面で、信号導体がある部分について示したものである。以下では、各層の弾性率をヤング率（Ｇｐａ）で表す。
　図７に示すように、比較用のＦＰＣ１は、シールドフィルム１Ａ、絶縁層１Ｂ、接着層１Ｃ、信号導体１Ｄ、接着層１Ｅ、及び、絶縁層１Ｆを積層した構成を有する。
　シールドフィルム１Ａは、例えば銅や銀等の金属層や金属メッシュ等が絶縁層の表面に形成された層である。シールドフィルム１Ａは、信号導体１Ｄにおける信号の伝送特性を良好にすべく、信号導体１Ｄのインピーダンスを安定させるために、絶縁層１Ｂに積層されている。シールドフィルム１Ａの厚さは、一例として１５μｍであり、弾性率は０．８Ｇｐａである。
　絶縁層１Ｂは、一例としてポリイミド製の絶縁フィルムであり、シールドフィルム１Ａに積層されている。絶縁層１Ｂは、巻回可能であれば、ポリイミド以外の材料で作製されていてもよい。絶縁層１Ｂの厚さは、一例として２５μｍであり、弾性率は４．１Ｇｐａである。
　接着層１Ｃは、絶縁層１Ｂと信号導体１Ｄを接着する接着剤で構成される絶縁層である。接着層１Ｃの厚さは、一例として１０μｍであり、弾性率は４．３Ｇｐａである。信号導体１Ｄは、一例として、銅箔等の金属層を配線等のパターンにエッチングした信号導体である。信号導体１Ｄの厚さは、一例として３５μｍであり、弾性率は３０Ｇｐａである。
　接着層１Ｅは、信号導体１Ｄと絶縁層１Ｆを接着する接着剤で構成される絶縁層である。接着層１Ｅの厚さは、一例として３０μｍであり、弾性率は１．２Ｇｐａである。絶縁層１Ｆは、絶縁層１Ｂと同様に、一例としてポリイミド製の絶縁フィルムである。絶縁層１Ｆは、巻回可能であれば、ポリイミド以外の材料で作製されていてもよい。絶縁層１Ｆの厚さは、一例として２５μｍであり、弾性率は４．１Ｇｐａである。
　このような比較用のＦＰＣ１は、例えば、車載用のデータ通信ネットワークであるＣＡＮ(Controlled Area Network)等で伝送される高速デジタル信号に対応するために、シールドフィルム１Ａを設けて、信号導体１Ｄのインピーダンスを安定させるとともに、ノイズを遮蔽している。比較用のＦＰＣ１は、高速デジタル信号に対応していないＦＰＣに、シールドフィルム１Ａを取り付けた構成である。
　ところで、比較用のＦＰＣ１のような構成では、ノイズの遮蔽は実現できるが、シールドフィルム１Ａと信号導体１Ｄとの間の距離が短かく信号導体１Ｄのインピーダンス低下することがわかった。信号インピーダンスが所定の値より低いと信号波形が乱れたり、ＳＮ比が低下する等してＣＡＮ等の車載用のデータ通信ネットワークに対応できない場合がある。高速デジタル信号では、精度の高い波形を維持することが重要であり、特に、ＣＡＮ等の車載用のデータ通信ネットワークでは、信号波形の精度に対する要求は、より厳しくなる。
　ＣＡＮに用いる場合には、一例として１２０Ωのインピーダンスが必要になるが、実際に、シミュレーションで計算したところ、比較用のＦＰＣ１における信号導体１Ｄのインピーダンスは６０Ωであった。なお、シミュレーションでは、信号導体１Ｄが二線式差動電圧方式に対応した差動信号用の対になった信号線（２本で一組の信号線）であるものとして扱い、差動インピーダンスモデルを用いた。
　インピーダンスを高くするには、シールドフィルム１Ａと信号導体１Ｄとの間の距離を長くすればよいが、シールドフィルム１Ａと信号導体１Ｄとの間の絶縁層１Ｂを厚くすることになる。この結果、ローラ２３に沿って湾曲する折り返し部において、ＦＰＣ１が曲がりにくくなり、所定の形状まで湾曲させた場合にＦＰＣ１にかかる応力が大きくなるため、屈曲を繰り返すうちに破損等が生じやすくなり、ＦＰＣ１の耐屈曲性が低下する。
　そこで、実施形態では、安定した所望のインピーダンスを実現可能であるとともに、耐屈曲性の高いＦＰＣ１１０を含む回転コネクタ１００を実現する。以下、ＦＰＣ１１０の構成について説明する。
　＜ＦＰＣ１１０の断面構造＞
　図８は、ＦＰＣ１１０の断面構造の一例を示す図である。図８に示す断面は、ＦＰＣ１１０の長手方向（両端を結ぶ方向）に対して垂直な平面でＦＰＣ１１０を切断して得られる断面で、信号導体１１６がある部分について示したものである。図８における上下方向は、環状空間Ｓの径方向に相当する。以下では、図８における上下方向を用いて説明するが、図８に示す上下方向は普遍的な上下方向を表すものではない。
　ＦＰＣ１１０は、シールドフィルム１１１、絶縁層１１２、接着層１１３、絶縁層１１４、接着層１１５、信号導体１１６、接着層１１７、及び絶縁層１１８を有する。シールドフィルム１１１は、シールド層の一例である。シールドフィルム１１１と信号導体１１６との間にある絶縁層１１２、接着層１１３、絶縁層１１４、及び接着層１１５は、第１絶縁層１１０Ｆを構成する。接着層１１７及び絶縁層１１８は、信号導体１１６に対して第１絶縁層１１０Ｆとは反対側に位置する。接着層１１７及び絶縁層１１８は、第２絶縁層１１０Ｓを構成する。ここでは、一例として、信号導体１１６に対してシールドフィルム１１１がある方の絶縁層を第１絶縁層１１０Ｆとし、信号導体１１６に対してシールドフィルム１１１がない方の絶縁層を第２絶縁層１１０Ｓとしている。
　ＦＰＣ１１０は、信号導体１１６を基準として見ると、第１絶縁層１１０Ｆの方が、第２絶縁層１１０Ｓよりも厚い。このようにする理由については、図９を用いて後述する。
　また、第１絶縁層１１０Ｆに含まれる絶縁層１１２、接着層１１３、絶縁層１１４、及び接着層１１５のうち、絶縁層１１２及び１１４は、第１絶縁層１１０Ｆに含まれる２つの絶縁層の一例であり、絶縁層１１２及び１１４を接着する接着層１１３は、２つの絶縁層の間を接合する接合層の一例であり、他の一例として粘着層を用いてもよい。
　このようなＦＰＣ１１０は、接続端子部１１０ａ及び１１０ｂ（図２乃至図４参照）がリードブロック１１及び２１（図２乃至図４参照）にそれぞれ接続される。そして、折り返し部１１０ｃよりも内周側（図３の矢印Ａで示す部分）では、シールドフィルム１１１が環状空間Ｓの径方向における内側に位置する。また、折り返し部１１０ｃよりも外周側（図３の矢印Ｂで示す部分）においては、シールドフィルム１１１が環状空間Ｓの径方向における外側に位置する。折り返し部１１０ｃではシールドフィルム１１１が外側になっている。このようにする理由については、図９を用いて後述する。
　シールドフィルム１１１、絶縁層１１２、接着層１１３、絶縁層１１４、接着層１１５、信号導体１１６、接着層１１７、及び絶縁層１１８は、この順に積層されている。一例として、絶縁層１１２、接着層１１３、絶縁層１１４、及び接着層１１５を含む第１絶縁層１１０Ｆは、ＦＰＣ１１０のベースになるベース絶縁層であり、接着層１１７及び絶縁層１１８を含む第２絶縁層１１０Ｓは、信号導体１１６を保護するために設けられる保護層である。
　ＦＰＣ１１０は、一例として、次のようにして作製可能である。まず、ベース絶縁層としての第１絶縁層１１０Ｆのうちの絶縁層１１４の上に接着層１１５を用いて信号導体１１６用の金属箔を接着する。次に、エッチングによるパターニングを行って信号導体１１６を形成した後に、信号導体１１６の上に接着層１１７で絶縁層１１８を接着する。そして、天地を反転させて、絶縁層１１４の上に接着層１１３を用いて絶縁層１１２を接着し、最後に絶縁層１１２の上にシールドフィルム１１１を貼り付ける。一例として、ＦＰＣ１１０は、このような製造工程で作製可能である。なお、製造工程は、材料や製造のしやすさ等によりこのような工程とは異なる工程で行われてもよい。
　次に、各層の構成について説明する。以下では、各層の弾性率をヤング率（Ｇｐａ）で表す。
　シールドフィルム１１１は、例えば銅や銀等の金属層や金属メッシュ等が絶縁層の表面に形成された層である。シールドフィルム１１１は、信号導体１１６における信号の伝送特性を良好にすべく、信号導体１１６のインピーダンスを安定させるとともに、ノイズを遮蔽するために、絶縁層１１２の下面側に積層されている。シールドフィルム１１１の厚さは、一例として１５μｍであり、弾性率は０．８Ｇｐａである。
　絶縁層１１２は、一例としてポリイミド製の絶縁フィルムである。絶縁層１１２は、巻回可能であれば、ポリイミド以外の材料で作製されていてもよい。絶縁層１１２の厚さは、一例として１２．５μｍであり、弾性率は４．１Ｇｐａである。
　接着層１１３は、絶縁層１１２と絶縁層１１４を接着する接着剤で構成される絶縁層である。接着層１１３の厚さは、一例として３０μｍであり、弾性率は１．２Ｇｐａである。
　絶縁層１１４は、一例としてポリイミド製の絶縁フィルムである。絶縁層１１４は、巻回可能であれば、ポリイミド以外の材料で作製されていてもよい。絶縁層１１４の厚さは、一例として２５μｍであり、弾性率は４．１Ｇｐａである。
　接着層１１５は、絶縁層１１４と信号導体１１６を接着する接着剤で構成される絶縁層である。接着層１１５の厚さは、一例として１０μｍであり、弾性率は４．３Ｇｐａである。接着層１１５には、一例として、エポキシ系接着剤等が使用される。
　信号導体１１６は、一例として、銅箔等の金属層を配線等のパターンにエッチングして形成された信号導体である。信号導体１１６は、二線式差動電圧方式に対応しており、差動信号用の対になった信号線（２本で一組の信号線）を含む。信号導体１１６の厚さは、一例として３５μｍであり、弾性率は３０Ｇｐａである。
　接着層１１７は、信号導体１１６と絶縁層１１８を接着する接着剤で構成される絶縁層である。接着層１１７の厚さは、一例として３０μｍであり、弾性率は１．２Ｇｐａである。接着層１１３及び１１７には、一例としてアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤等が使用される。
　絶縁層１１８は、一例としてポリイミド製の絶縁フィルムである。絶縁層１１８は、巻回可能であれば、ポリイミド以外の材料で作製されていてもよい。絶縁層１１８の厚さは、一例として１２．５μｍであり、弾性率は４．１Ｇｐａである。
　以上のように、第１絶縁層１１０Ｆとしての絶縁層１１２、接着層１１３、絶縁層１１４、及び接着層１１５の合計の厚さは７７．５μｍであり、第２絶縁層１１０Ｓとしての接着層１１７及び絶縁層１１８の合計の厚さは４２．５μｍであるため、第１絶縁層１１０Ｆは、第２絶縁層１１０Ｓよりも厚い。
　また、ＦＰＣ１１０における信号導体１１６とシールドフィルム１１１との間の第１絶縁層１１０Ｆの厚さ（７７．５μｍ）は、図７に示す比較用のＦＰＣ１における信号導体１Ｄとシールドフィルム１Ａとの間の絶縁層（絶縁層１Ｂ及び接着層１Ｃ）の厚さ（５５μｍ）よりも厚く、約１．４倍である。
　このように、ＦＰＣ１１０における信号導体１１６とシールドフィルム１１１との間の距離を長くしたことにより、ＦＰＣ１１０は、信号導体１１６のインピーダンスが高くなり、差動インピーダンスモデルを用いたシミュレーションで計算した値は、約１２０Ωであった。ここで、信号導体幅、厚み、信号導体間隔は比較用ＦＰＣ１の時と同じ条件としている。このように高いインピーダンスは、ＣＡＮ等に代表されるような二線式差動電圧方式のデータ通信ネットワークにおいて、十分に利用可能な良好な値である。
　また、ＦＰＣ１１０は、曲げやすさと高い耐屈曲性を実現するために、第１絶縁層１１０Ｆに含まれる接着層以外の絶縁フィルムの部分を２つの絶縁層１１２及び１１４に分け、これらの間を３０μｍという厚い接着層１１３で接着している。また、接着層１１３の弾性率は、２つの絶縁層１１２及び１１４の弾性率よりも小さい。接着層１１３の弾性率は１．２Ｇｐａであり、非常に曲がりやすく応力を緩和する部材であるため、第１絶縁層１１０Ｆの厚さを稼ぐとともに、曲げやすさを実現している。また、曲げやすいことにより、第１絶縁層１１０Ｆの高い耐屈曲性を実現している。なお、絶縁層１１２及び１１４よりも接着層１１３の弾性率が小さくない場合でも、絶縁層１１２及び１１４と接着力が強い材料、あるいは靭性の強い材料等を使用することでも耐屈曲性を改善することができる。
　ところで、ＦＰＣ１１０は、折り返し部１１０ｃよりも内周側（図３の矢印Ａで示す部分）と、折り返し部１１０ｃよりも外周側（図３の矢印Ｂで示す部分）とでは、巻回されたＦＰＣ１１０同士が重なり合う。
　折り返し部１１０ｃよりも内周側（図３の矢印Ａで示す部分）では、シールドフィルム１１１が環状空間Ｓの径方向における内側に位置し、接着層１１７及び絶縁層１１８が環状空間Ｓの径方向における外側に位置するため、信号導体１１６は、接着層１１７及び絶縁層１１８すなわち第２絶縁層１１０Ｓを介して、１周外側のシールドフィルム１１１と重なることになる。
　また、折り返し部１１０ｃよりも外周側（図３の矢印Ｂで示す部分）においては、シールドフィルム１１１が環状空間Ｓの径方向における外側に位置し、接着層１１７及び絶縁層１１８が環状空間Ｓの径方向における内側に位置するため、信号導体１１６は、接着層１１７及び絶縁層１１８すなわち第２絶縁層１１０Ｓを介して、１周内側のシールドフィルム１１１と重なることになる。
　これにより、第1絶縁層１１０Ｆよりも薄い第２絶縁層１１０Ｓを介して隣接するＦＰＣのシールドフィルム１１１があることになり、信号導体１１６の近くにシールドフィルム１１１が存在することでの信号導体１１６のインピーダンスの低下が懸念される。しかしながら、以下に説明するようにＦＰＣ１１０は、信号導体１１６の安定的なインピーダンスを実現することができる。図９は、ＦＰＣ１１０が重なった状態を示す断面図である。
　上述のように、ＦＰＣ１１０の長さには余裕が持たされているため、ＦＰＣ１１０同士が重なり合う部分では、重なり合ったＦＰＣ１１０同士が接着した場合のように完全に密着することはなく、間には空気層が存在するほど緩やかに重なり合うことになる。このため、図９に示すように、ＦＰＣ１１０－１と、ＦＰＣ１１０－１よりも１周内側のＦＰＣ１１０－２との間には空気層が存在し、ＦＰＣ１１０－１のシールドフィルム１１１は、１周内側のＦＰＣ１１０－２の接着層１１７及び絶縁層１１８と、空気層とを介して、１周内側のＦＰＣ１１０－２の信号導体１１６と重なることになる。この結果、ＦＰＣ１１０－１のシールドフィルム１１１と、１周内側のＦＰＣ１１０－２の信号導体１１６との間には絶縁体としての空気層を介して十分な距離が保たれることになる。これにより、重なって隣接するＦＰＣ１１０－１のシールドフィルム１１１があっても、第２絶縁層１１０Ｓを第１絶縁層１１０Ｆと同じ厚みとする必要はなく、第２絶縁層１１０Ｓを第1絶縁層１１０Ｆよりも薄く設定しても、ＦＰＣ１１０－１のシールドフィルム１１１の影響によるインピーダンスの低下を防ぐことができる。また、第２絶縁層１１０Ｓを薄く設定することで、第１絶縁層１１０Ｆと同様な第２絶縁層１１０Ｓを同じ厚みとした場合に比べ、ＦＰＣ１１０が曲がりやすく、屈曲時に発生する応力を抑えることができ耐屈曲性の低下を抑えることができる。
　なお、ＦＰＣ１１０の他に他のＦＰＣが重ねられていても、同様の効果を得ることができる。すなわち、他のＦＰＣがシールド層を有さないようなＦＰＣであれば、ＦＰＣ１１０と空気層を介して他のＦＰＣの絶縁層が存在することとなるため、ＦＰＣ１１０のインピーダンス特性は、ＦＰＣ１１０のシールドフィルム１１１の影響が大きくなり、第２絶縁層１１０Ｓを第１絶縁層１１０Ｆより薄くしても、良好なインピーダンスを確保できる。
　また、隣接する他のＦＰＣがＦＰＣ１１０のようにシールド層を持つ場合、あるいはシールド層のみの場合でも、間には空気層が存在するために、第２絶縁層１１０Ｓを第１絶縁層１１０Ｆより薄くしても、良好なインピーダンスを確保できる。そして、第１絶縁層を薄く設定する分だけ、耐屈曲性を上げることができる。
　また、本実施例では第１絶縁層１１０Ｆにおいて、２つの絶縁層１１２、１１４を接着層１１３で接合する構成となっているが、２つの絶縁層１１２，１１４と接着層１１３の部分を１つの絶縁層で形成してもよい。それでも、第２絶縁層１１０Ｓを薄くすることにより、耐屈曲性を確保することができる。
　また、ＦＰＣ１１０あるいは他のＦＰＣの表面にグリス等が塗布されていてもよい。この場合、空気層にグリスが介在することとなるが、ＦＰＣ１１０の信号導体１１６と他のＦＰＣのシールド層との距離は確保されるので、同様の効果が得られる。
　以上のように、信号導体１１６に対してシールドフィルム１１１が配置される側とは反対側の第２絶縁層１１０Ｓの厚さは４２．５μｍであり、第１絶縁層１１０Ｆの厚さ（７７．５μｍ）よりも薄いが、回転コネクタ１００で使用されるＦＰＣ１１０は、重なり合う部分においても、信号のインピーダンスが安定し、通信に最適なインピーダンスを得ることができるとともに、耐屈曲性を確保できる。
　すなわち、回転コネクタ１００のＦＰＣ１１０について、第１絶縁層１１０Ｆの厚さ＞第２絶縁層１１０Ｓの厚さという関係が成立するように設定することにより、所定のインピーダンスを確保できるとともに、ＦＰＣ１１０Ｓの耐屈曲性の低下を抑制できる。第１絶縁層１１０Ｆの厚さ＞第２絶縁層１１０Ｓの厚さという関係は、例えば、設計段階において第１絶縁層１１０Ｆを厚くすることによって実現してもよいし、設計段階において第２絶縁層１１０Ｓの厚さを薄くすることによって実現してもよい。
　また、折り返し部１１０ｃよりも外周側（図３の矢印Ｂで示す部分）において、シールドフィルム１１１が環状空間Ｓの径方向における外側に位置するため、ＦＰＣ１１０は、外部からのノイズを遮蔽することができる。
　＜効果＞
　以上のように、回転コネクタ１００は、リードブロック１１を有するステータ２と、リードブロック２１を有し、ステータ２に対して相対的に回転可能に配置されたロータ３と、ステータ２とロータ３との間の環状空間Ｓ内に収容され、ステータ２とロータ３とにそれぞれ接続された両端を有するＦＰＣ１１０とを備える。ＦＰＣ１１０は、第１絶縁層１１０Ｆと、第２絶縁層１１０Ｓと、第１絶縁層１１０Ｆと第２絶縁層１１０Ｓとの間に形成される信号導体１１６と、第１絶縁層１１０Ｆに対して信号導体１１６とは反対側に積層されたシールドフィルム１１１とを有し、第１絶縁層１１０Ｆは、第２絶縁層１１０Ｓよりも厚い。
　このため、第１絶縁層１１０Ｆは、第２絶縁層１１０Ｓよりも厚いので、シールドフィルム１１１と信号導体１１６との間の距離を十分に確保でき、信号導体１１６のインピーダンスを安定させることができる。また、ＦＰＣ１１０が環状空間Ｓ内に収容されて巻回されたときに、重なり合うＦＰＣ１１０同士の間に空気の層が介在することで、第２絶縁層１１０Ｓの厚さが第１絶縁層１１０Ｆの厚さより薄くても、隣接するＦＰＣのシールドフィルムとの距離が確保できるためＦＰＣ１１０の最適なインピーダンスを確保できるとともに、第２絶縁層Ｓの厚みを第１絶縁層Ｆの厚さより薄く設定することで、耐屈曲性の低下を抑制できる。
　したがって、良好なインピーダンス特性と耐屈曲性を得られる回転コネクタ１００を提供することができる。
　また、第１絶縁層１１０Ｆは、２つの絶縁層１１２及び１１４と、２つの絶縁層１１２及び１１４の間を接合する接着層１１３とを有する。第１絶縁層１１０Ｆに含まれる絶縁フィルムの部分を２つの絶縁層１１２及び１１４に分け、間を接着層１１３で接合したため、第１絶縁層１１０Ｆの厚さの確保によるシールドフィルム１１１のインピーダンスの安定化と、第１絶縁層１１０Ｆの耐屈曲性の向上とを両立した回転コネクタ１００を提供することができる。
　また、接着層１１３の弾性率は、２つの絶縁層１１２及び１１４の弾性率よりも小さいので、第１絶縁層１１０Ｆの屈曲時の応力を緩和でき、耐屈曲性を向上させることができる。
　また、ＦＰＣ１１０は、環状空間Ｓ内において折り返されて巻き付け方向が反転する折り返し部１１０ｃを有し、折り返し部１１０ｃよりも内周側ではシールドフィルム１１１が径方向の内側に位置するとともに、折り返し部１１０ｃよりも外周側ではシールドフィルム１１１が径方向の外側に位置する。このため、回転コネクタ１００の外部からのノイズを遮蔽でき、信号導体１１６で伝送される高速デジタル信号が良好な波形を有する状態を実現できる。
　なお、以上では、ＦＰＣ１１０を用いる形態について説明したが、ＦＰＣ１１０の代わりに、導電線をラミネート樹脂で被覆したフラットケーブルにおいて同様の構成を実現して用いてもよい。この場合には、信号導体１１６の代わりに導電線を用いてラミネート樹脂で被覆し、例えば導電線の上下でラミネート樹脂の厚さを変える、あるいはラミネートフィルムとシールド層の間に樹脂層を設けるような構成にしてもよい。
　また、以上では、第１絶縁層１１０ＦがＦＰＣ１１０のベース絶縁層であり、第２絶縁層１１０Ｓが保護層である形態すなわちベース絶縁層側にシールドフィルム１１１が形成されている場合について説明したが、ＦＰＣ１１０の保護層側にシールドフィルム１１１がある構成においても、同様の効果を得られる。この場合には、例えば、まず、ベース絶縁層としての絶縁層１１４の上に接着層１１５を設け、接着層１１５の上に信号導体１１６用の金属箔を貼り付け、次に、金属箔をパターニングして信号導体１１６を形成した後に、信号導体１１６の上に、保護層として接着層１１７，絶縁層１１８、さらに接着層１１３と同様な接着層、及び、絶縁層１１２と同様な絶縁層を形成する。そして、この絶縁層の上にシールドフィルム１１１を設けることで、作製可能である。この場合は、保護層が第１絶縁層で、ベース絶縁層が第２絶縁層となる。
　＜変形例＞
　図１０は、実施形態の変形例によるＦＰＣ１１０を屈曲させた状態を示す図である。変形例では、折り返し部１１０ｃでシールドフィルム１１１が内側になるように、接続端子部１１０ａ及び１１０ｂ（図２乃至図４参照）がリードブロック１１及び２１（図２乃至図４参照）にそれぞれ接続される。
　このため、折り返し部１１０ｃよりも内周側（図３の矢印Ａで示す部分）では、シールドフィルム１１１が環状空間Ｓの径方向における外側に位置する。また、折り返し部１１０ｃよりも外周側（図３の矢印Ｂで示す部分）においては、シールドフィルム１１１が環状空間Ｓの径方向における内側に位置する。
　このようにリードブロック１１及び２１の間に接続されたＦＰＣ１１０の折り返し部１１０ｃは、図１０に示すように、第１絶縁層１１０Ｆ及びシールドフィルム１１１が内側に位置し、第２絶縁層１１０Ｓが外側に位置することになる。
　図１０に示すように、折り返し部１１０ｃでは、ＦＰＣ１１０の厚さ方向における外側ほどＦＰＣ１１０の延在方向に引っ張られ、内側ほど圧縮される。薄い方が引張に対する耐性が高く、厚い方が圧縮に対する耐性が高い。
　第２絶縁層１１０Ｓは、第１絶縁層１１０Ｆよりも薄いため、折り返し部１１０ｃで外側に位置させることによって、ＦＰＣ１１０の引張に対する耐性を向上させることができる。また、折り返し部１１０ｃで第１絶縁層１１０Ｆ及びシールドが内側に位置することによって、ＦＰＣ１１０の圧縮に対する耐性を向上させることができる。
　ＦＰＣ１１０をリードブロック１１及び２１の間に接続する際に、折り返し部１１０ｃでシールドフィルム１１１が図１０に示すように内側に位置するようにするか、又は、外側に位置させるようにするかは、外部からのノイズに対する耐性と、折り返し部１１０ｃでの引張及び圧縮に対する耐性とのバランスで決定すればよい。
　以上のように、変形例では、ＦＰＣ１１０は、環状空間Ｓ内において折り返されて巻き付け方向が反転する折り返し部１１０ｃを有し、折り返し部１１０ｃでは、折り返し部１１０ｃの内側にシールドフィルム１１１が位置する。このため、ＦＰＣ１１０の引張に対する耐性を向上させることができるとともに、ＦＰＣ１１０の圧縮に対する耐性を向上させることができる。
　以上、本開示の例示的な実施形態の回転コネクタについて説明したが、本開示は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
　なお、本国際出願は、２０２２年６月２１日に出願した日本国特許出願２０２２－０９９８３６に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。
　２　ステータ
　３　ロータ
　１００　回転コネクタ
　１１０　ＦＰＣ（フレキシブルケーブルの一例）
　１１０ａ　接続端子部
　１１０ｂ　接続端子部
　１１０ｃ　折り返し部
　１１０Ｆ　第１絶縁層
　１１０Ｓ　第２絶縁層
　１１１　シールドフィルム（シールド層の一例）
　１１２　絶縁層
　１１３　接着層（接合層の一例）
　１１４　絶縁層
　１１５　接着層
　１１６　信号導体
　１１７　接着層
　１１８　絶縁層

Claims (5)

  1. 　第１外部接続部を有するステータと、
    　第２外部接続部を有し、前記ステータに対して相対的に回転可能に配置されたロータと、
    　前記ステータと前記ロータとの間の環状空間内に収容され、前記ステータの前記第１外部接続部と前記ロータの前記第２外部接続部とにそれぞれ電気的に接続されたフレキシブルケーブルと
    　を備え、
    　前記フレキシブルケーブルは、
    　第１絶縁層と、
    　第２絶縁層と、
    　前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に形成される信号導体と、
    　前記第１絶縁層に対して前記信号導体とは反対側に積層されたシールド層と
    　を有し、
    　前記第１絶縁層は、前記第２絶縁層よりも厚い、回転コネクタ。
  2. 　前記第１絶縁層は、
    　２つの絶縁層と、
    　前記２つの絶縁層の間を接合する接合層と
    　を有する、請求項１に記載の回転コネクタ。
  3. 　前記接合層の弾性率は、前記２つの絶縁層の弾性率よりも小さい、請求項２に記載の回転コネクタ。
  4. 　前記フレキシブルケーブルは、前記環状空間内において折り返されて巻き付け方向が反転する折り返し部を有し、前記折り返し部よりも内周側では前記シールド層が径方向の内側に位置するとともに、前記折り返し部よりも外周側では前記シールド層が径方向の外側に位置する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転コネクタ。
  5. 　前記フレキシブルケーブルは、前記環状空間内において折り返されて巻き付け方向が反転する折り返し部を有し、前記折り返し部では、前記折り返し部の内側に前記シールド層が位置する、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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