説明

回転コネクタ

【課題】 必要とされるフラットケーブルの長さを大幅に短くしてコストの低減化が図れる回転コネクタを提供すること。
【解決手段】 外筒部5aを有するステータ1に対して内筒部7bを有するロータ2を回転自在に連結し、これら外筒部5aと内筒部7b間に画成される環状空間9内にフラットケーブル3を反転した状態で収納すると共に、環状空間9内にホルダ4を回動自在に配置した回転コネクタにおいて、ホルダ4の環状平板部4aに内筒部7bが挿通されるセンタ孔4dを穿設すると共に、このセンタ孔4dを包囲する非環状領域S内に多数のガイドピン4b1と平面視楔形状の規制壁4b2とを所定間隔を存して並設し、内筒部7bから開口15を通って外筒部5a側へ繰り出されたフラットケーブル3が、非環状領域Sの外縁側の非円形軌跡S2に沿って並設された各ガイドピン4b1と規制壁4b2の外壁部4b2−2とに非円形状に巻回されるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車のステアリング装置に組み込まれてエアーバッグシステム等の電気的接続手段として使用される回転コネクタに係り、特に、ロータとステータ間に画成される環状空間内にフラットケーブルが反転部を介して逆向きに巻回された回転コネクタに関するものである。
【背景技術】
【0002】
回転コネクタは、回転自在に連結された一対のハウジングの一方をロータ、他方をステータとして用い、これらロータとステータとの間にフラットケーブルを収納・巻回したものであり、自動車のステアリング装置のように回転数が有限であるハンドルに装着されたエアバッグシステム等の電気的接続手段として使用されている。前記フラットケーブルは複数の導体を担持した帯状体であり、このフラットケーブルを渦巻状に巻回した渦巻タイプと途中で反転して逆向きに巻回した反転タイプとが知られているが、後者の反転タイプの方が必要とされるフラットケーブルの長さを短くすることができる。
【0003】
従来より、このような反転タイプの回転コネクタにおいて、ロータとステータ間に画成される環状空間内にフラットケーブルを途中で巻き方向を反転した状態で収納し、この環状空間内に複数のローラを軸支したホルダを回動自在に配置すると共に、フラットケーブルの反転部を1つのローラにループさせたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このように構成された回転コネクタでは、ロータがステータに対して正逆いずれかの方向へ回転すると、フラットケーブルがステータの外筒部から繰り出されてロータの内筒部に巻き締められたり、その反対にフラットケーブルが内筒部から繰り出されて外筒部に巻き戻される。その際、フラットケーブルの反転部はロータよりも少ない回転量だけ同方向へ移動し、この反転部に追従してホルダも同方向へ移動し、これらの移動量の約2倍の長さのフラットケーブルが外筒部または内筒部から繰り出される。また、ホルダに軸支された複数のローラによってフラットケーブルの径方向への動きが規制されるため、フラットケーブルを反転部の方向にスムーズに繰り出すことができる。
【特許文献1】特開2001−126836号公報(第2−3頁、図4)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この種の回転コネクタにおいては、トータルコスト中に占めるフラットケーブルの割合は非常に高く、必要とされるフラットケーブルの長さが短くなる程、コストを低減化することができるが、前述した従来の反転タイプの回転コネクタでは、渦巻タイプに比べてフラットケーブルの長さをせいぜい半分程度までしか短くできないため、このことがコストのさらなる低減化を妨げる大きな要因となっていた。
【0005】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、必要とされるフラットケーブルの長さを大幅に短くしてコストの低減化が図れる回転コネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の目的を達成するために、本発明の回転コネクタは、外筒部を有するステータと、このステータに回転自在に連結され、前記外筒部との間に環状空間を画成する内筒部が設けられたロータと、前記環状空間内に途中で巻き方向を反転した状態で収納され、その両端が前記内筒部および前記外筒部を介して外部に導出されたフラットケーブルと、前記環状空間内に回動自在に配置され、前記フラットケーブルの反転部が通過する開口を有するホルダとを備え、前記ホルダに前記内筒部が挿通されるセンタ孔を有する環状平板部を設け、この環状平板部上に前記センタ孔を包囲するように複数の柱状体を並設すると共に、これら柱状体を前記ロータの回転中心からの距離が前記開口の近傍で最大となる非環状領域内に分散させ、前記フラットケーブルが前記内筒部から前記開口を通って前記非環状領域の外縁部に位置する前記柱状体に非円形状に巻回されるように構成した。
【0007】
このように構成された回転コネクタにおいて、例えばフラットケーブルが内筒部の外壁に巻き締められた状態にある時にロータを正逆いずれか一方向へ回転すると、まず内筒部から繰り出されたフラットケーブルがホルダの開口を通って外筒部の内壁に巻回された後、さらにロータを同方向へ回転することにより、外筒部の内壁側に巻回されたフラットケーブルがホルダに設けられた複数の柱状体に非円形状に非円形状に巻回されて巻き戻し状態となる。これとは逆に、フラットケーブルがホルダの内壁部と外壁部に巻き戻された状態からロータをいずれか他方向へ回転すると、まずフラットケーブルがホルダの柱状体から繰り出されて外筒部の内壁に巻回された後、さらにロータを同方向へ回転することにより、外筒部の内壁側に巻回されたフラットケーブルが内筒部の外壁に巻回されて巻き締め状態となる。すなわち、フラットケーブルは巻き締め状態から巻き戻し状態に至る途中で外筒部の内壁に一旦巻回されるが、巻き戻し状態でフラットケーブルは環状空間内に配置されたホルダの各柱状体に非円形状に巻回され、この非円形状巻回部の周方向に沿う全長は外筒部の内壁面の周方向に沿う全長に比べて十分に短いため、必要とされるフラットケーブルの長さを大幅に短くすることができる。しかも、ホルダの非環状領域内に並設した複数の柱状体によってフラットケーブルをガイドするようにしたので、ホルダの軽量化と低コスト化を実現できると共に、ロータのスムーズな回転を実現できる。
【0008】
上記の構成において、柱状体は全て同一形状である必要はなく、特に、開口から非環状領域の外縁部に沿って連続する部分を楔形状の柱状体にし、他の柱状体を円柱形状にすると、フラットケーブルの反転部が開口を通過する際の座屈変形を防止できると共に、ロータの回転時にフラットケーブルをスムーズに巻き締めまたは巻き戻しできて好ましい。
【0009】
また、上記の構成において、柱状体の一部または全部にローラを回転自在に軸支すると、ロータの回転時にフラットケーブルをスムーズに巻き締めまたは巻き戻しできて好ましい。
【発明の効果】
【0010】
本発明の回転コネクタは、ロータの内筒部とステータの外筒部との間の環状空間内に回動自在に配置されたホルダにセンタ孔を有する環状平板部を設け、この環状平板部上にセンタ孔を包囲するように複数の柱状体を並設すると共に、これら柱状体をロータの回転中心からの距離が開口の近傍で最大となる非環状領域内に分散させ、フラットケーブルが内筒部から開口を通って非環状領域の外縁部に位置する柱状体に非円形状に巻回されるようにしたので、ステータの外筒部に比べて周方向に沿う全長の短い各柱状体の周囲にフラットケーブルが巻回されて巻き戻し状態となり、その分、必要とされるフラットケーブルの長さを大幅に短くすることができる。また、ホルダの非環状領域内に並設した複数の柱状体によってフラットケーブルをガイドするようにしたので、ホルダの軽量化と低コスト化を実現できると共に、ロータのスムーズな回転を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図1は本発明の実施形態例に係る回転コネクタの分解斜視図、図2は該回転コネクタの断面図、図3は該回転コネクタに備えられるホルダの平面図、図4は該回転コネクタの動作説明図である。
【0012】
図1〜図3に示すように、本実施形態例に係る回転コネクタは、ステータ1と、ステータ1に対して回転自在に連結されたロータ2と、これらステータ1とロータ2間を電気的に接続するフラットケーブル3と、ステータ1とロータ2間に回動自在に配置されたホルダ4とで概略構成されている。
【0013】
ステータ1はステアリングコラムに固定される固定部材であり、このステータ1は合成樹脂製のケース5とカバー6とからなる。ケース5は外筒部5aとその外壁から突出する蓋部5bとを有し、カバー6は底板部6aとその外縁部から突出する下側収納部6bとを有している。底板部6aの中央にはセンタ孔6cが形成されており、これらケース5の下端とカバー6の外縁部をスナップ結合で一体化することにより、外筒部5aの下部開口端が底板部6aで塞がれると共に、下側収納部6bの上部開口端が蓋部5bで塞がれるようになっている。
【0014】
ロータ2はハンドル側に連結される可動部材であり、このロータ2は合成樹脂製の上部ロータ7と下部ロータ8とからなる。上部ロータ7は環状の天板部7aとその中央から垂下する内筒部7bとを有し、天板部7aの上面には上側収納部7cが立設されている。内筒部7bはステアリングシャフトに挿通できる程度の内径寸法を有し、この内筒部7bの内周面に下部ロータ8が一体化されている。下部ロータ8は鍔部8aを有する筒状体であり、この下部ロータ8をカバー6のセンタ孔6cから挿入して内筒部7bにスナップ結合することにより、ロータ2がステータ1に対して回転自在に連結されるようになっている。そして、かかる連結状態において、ステータ1側の外筒部5aおよび底板部6aとロータ2側の天板部7aおよび内筒部7bとにより、平面視リング状の環状空間9が画成されている。
【0015】
フラットケーブル3は互いに平行な複数の導体を一対の絶縁フィルムでラミネートした帯状体からなり、このフラットケーブル3は環状空間9内にU字状の反転部3aを介して逆向きに収納されている。フラットケーブル3の両端にはリードブロック10,11がそれぞれ接続されている。一方のリードブロック10はカバー6の下側収納部6b内に固定され、このリードブロック10には先端に外部コネクタ12aを有するリード線12が接続されている。また、他方のリードブロック11は上部ロータ7の上側収納部7c内に固定され、このリードブロック11には先端に外部コネクタ13aを有するリード線13が接続されている。
【0016】
ホルダ4は、カバー6の底板部6a上に載置された環状平板部4aと、この環状平板部4a上に立設された複数の柱状体4bおよび支軸4cとを有し、これらは合成樹脂で一体成形されている。環状平板部4aは外筒部5aの内径とほぼ同じ外径寸法を有し、この環状平板部4aの中央部には円形のセンタ孔4dが穿設されている。このセンタ孔4dは内筒部7bの下部外周面に挿入されており、ホルダ4は内筒部7bに摺接しながら環状空間9内を回動できるようになっている。また、環状平板部4aの下面には突部4eが形成されており、この突部4eによって環状平板部4aと底板部6aとの間の摺動抵抗が減じられている。
【0017】
図3に示すように、各柱状体4bは円柱形状の多数のガイドピン4b1と平面視楔形状に連続する規制壁4b2とからなり、前述した支軸4cと各ガイドピン4b1および規制壁4b2は環状平板部4a上のセンタ孔4dを包囲する非環状領域S内に所定間隔を存して並設されている。ここで、非環状領域Sの内縁部はセンタ孔4dと同心円の円形軌跡S1となっているが、非環状領域Sの外縁部はセンタ孔4dと同心円でない卵形の非円形軌跡S2となっており、各ガイドピン4b1の殆どは円形軌跡S1の外側に沿って並設され、残りのガイドピン4b1は非円形軌跡S2の内側に沿って並設されている。また、規制壁4b2は、円形軌跡S1から環状平板部4aの外縁部へ向かって延びる連結部4b2−1と、その外側端部から非円形軌跡S2に沿って延びる外壁部4b2−2とを有しており、支軸4cは規制壁4b2の連結部4b2−1と所定間隔を存して対向している。この支軸4cにはローラ14が回転自在に支持されており、前述したフラットケーブル3の反転部3aはローラ14とそれに対向する連結部4b2−1との間に確保された開口15内に位置するようになっている。そして、内筒部7bから開口15を通って外筒部5aに向かうフラットケーブル3は非円形軌跡S2の内側に沿って並設された各ガイドピン4b1と規制壁4b2の外壁部4b2−2とに非円形状に巻回されるようになっている。したがって、センタ孔4dの中心O(すなわちロータ2の回転中心)から非円形軌跡S2まで距離は、ローラ14が支持された開口15の近傍部分が最も大きく、開口15から離れるのにつれて徐々に小さくなり、ローラ14と180度対向する約半周部分が最小となっている。
【0018】
次に、このように構成された回転コネクタの動作を主として図4に基づいて説明する。なお、図4中において、外筒部5aや内筒部7bを含むステータ1とロータ2は省略してある。
【0019】
図4(a)はフラットケーブル3の殆どが内筒部7bの外壁に巻回された巻き締め状態を示し、この巻き締め状態からロータ2を反時計回り方向(矢印A方向)へ回転すると、フラットケーブル3の反転部3aがロータ2よりも少ない回転量だけ反時計回り方向へ移動するため、この反転部3aに追従してローラ14とホルダ4も反時計回り方向へ移動し、図4(b)に示すように、これらの移動量の約2倍のフラットケーブル3が内筒部7b側から繰り出されて外筒部5aの内壁に巻回される。この場合、複数のガイドピン4b1がセンタ孔4dの大部分を包囲するように円形軌跡S1に沿って環状に並設されているため、内筒部7b側から繰り出されたフラットケーブル3が外側に膨出して座屈変形することはなく、フラットケーブル3はローラ14と規制壁4b2との間の開口15を通って外筒部5a側へ確実に繰り出される。そして、さらにロータ2を反時計回り方向へ回転すると、図4(c)に示すように、フラットケーブル3が外筒部5a側から繰り出されて非円形軌跡S2の内側に沿って並設された各ガイドピン4b1と規制壁4b2の外壁部4b2−2とに巻回され、最終的にフラットケーブル3の殆どがホルダ4の各柱状体4bに非円形状に巻回された巻き戻し状態となる。
【0020】
上記とは逆に、図4(c)に示す巻き戻し状態からロータ2を時計回り方向(矢印B方向)へ回転すると、フラットケーブル3はホルダ4の各柱状体4b側から繰り出されて外筒部5aの内壁に巻回された後、ロータ2を時計回り方向へさらに回転することにより、図4(a)に示すように、フラットケーブル3の殆どが内筒部7bの外壁に巻回された巻き締め状態となる。
【0021】
このように、本実施形態例に係る回転コネクタでは、フラットケーブル3が図4(a)に示す巻き締め状態または図4(c)図に示す巻き戻し状態となる途中で、図4(b)に示すように、フラットケーブル3はホルダ4の外側に位置する外筒部5aに一旦巻回され、この外筒部5aの内壁面の円周長に比べて各柱状体4bが配設されたホルダ4の非円形軌跡S2の周方向の長さが十分に短いため、必要とされるフラットケーブル3の長さを大幅に短くすることができる。
【0022】
かかるフラットケーブル3の短縮効果について図5を参照して説明すると、図5(a)はフラットケーブルを外筒部に巻回して巻き戻し状態とする従来タイプの回転コネクタ、図5(b)はフラットケーブルをホルダの各柱状体に非円形状に巻回して巻き戻し状態とする本実施形態例に係る回転コネクタであり、これら両回転コネクタにおいて、フラットケーブルの経路の内径(巻き締め状態の径寸法)をr、フラットケーブルの経路の外径(巻き戻し状態の径寸法)をR、ロータの有限回転数をNとすると、必要とされるフラットケーブル3の長さLは、(L/rπ)+(L/Rπ)=Nより、
L=rR×Nπ/(r+R)……(1)
として与えられる。ここで、内径rはロータの内筒部の外径に相当し、この内筒部がステアリングシャフトに挿通される構造上、内径rについては図5(a)に示す回転コネクタと図5(b)に示す回転コネクタは同じである。また、外径Rについては、図5(a)に示す回転コネクタの場合、外径Rに相当するのは外筒部の内径であるが、図5(b)に示す回転コネクタの場合、外径Rに相当するのは非円形軌跡S2の外径であって外筒部の内径に比べて小さくなっている。なお、図5(b)中に外径Rは1点鎖線で示す仮想円に付してあるが、これは非円形軌跡S2が円形でないためであり、この仮想円に内接する非円形軌跡S2の実質的な外径は仮想円の外径Rよりもさらに小さくなっている。したがって、上記(1)式から明らかなように、図5(a)に示す従来例に比べて図5(b)に示す本実施形態例の方が外径Rが格段に小さくなり、ロータ2の有限回転数Nを一定に確保した上でフラットケーブル3の長さLを短くすることができる。例えば内筒部の外径を50mm、外筒部の内径を100mm、非円形軌跡S2を仮想円としたときの実質的な外径を70mm、ロータの有限回転数を6回とすると、従来タイプの回転コネクタの場合、上記(1)式にr=50mm,R=100mm,N=6を代入するとL=628mmとなる。これに対し、本実施形態例の回転コネクタの場合、上記(1)式にr=50mm,R=70mm,N=6を代入するとL=549.5mmとなり、必要とされるフラットケーブル3の長さLを78.5mmも短縮できる。
【0023】
図6はホルダ4の変形例を示す斜視図であり、同図に示すように、このホルダ4においては、支軸4cにローラ14を回転自在に支持するだけでなく、ガイドピン4b1にも小径のローラ16を回転自在に支持してある。このようにすると、ガイドピン4b1とフラットケーブル3間の摩擦抵抗が低減されるため、ロータ2の回転時にフラットケーブル3をよりスムーズに巻き締めまたは巻き戻しすることができる。なお、ローラ16は全てのガイドピン4b1に軸支する必要はなく、フラットケーブル3との摺動が少ない部分に配置されるガイドピン4b1についてはローラ16を省略しても良い。また、ローラ16を使用する代わりに、ホルダ4を滑性に優れた合成樹脂材で成形したり、各柱状体4bを構成するガイドピン4b1や規制壁4b2の表面に滑性材料を付着しても良い。
【0024】
また、上記実施形態例では、各柱状体4bが円柱形状の多数のガイドピン4b1と平面視楔形状の規制壁4b2とからなる場合について説明したが、規制壁4b2に相当する部分に複数のガイドピン4b1を並設すれば、全ての柱状体4bを同一形状のガイドピン4b1によって構成することができる。
【0025】
さらに、上記実施形態例では、1枚のフラットケーブルを用いた回転コネクタについて説明したが、2枚のフラットケーブルを重ねて用いた2重巻きタイプの回転コネクタに本発明を適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の実施形態例に係る回転コネクタの分解斜視図である。
【図2】該回転コネクタの断面図である。
【図3】該回転コネクタに備えられるホルダの平面図である。
【図4】該回転コネクタの動作説明図である。
【図5】フラットケーブルの短縮効果の比較例を示す説明図である。
【図6】ホルダの変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【0027】
1 ステータ
2 ロータ
3 フラットケーブル
3a 反転部
4 ホルダ
4a 環状平板部
4b 柱状体
4b1 ガイドピン
4b2 規制壁
4b2−1 連結部
4b2−2 外壁部
4c 支軸
4d センタ孔
5 ケース
5a 外筒部
6 カバー
6a 底板部
7 上部ロータ
7a 天板部
7b 内筒部
8 下部ロータ
9 環状空間
14 ローラ
15 開口
16 ローラ
S 非環状領域
S1 円形軌跡
S2 非円形軌跡

【特許請求の範囲】
【請求項1】
外筒部を有するステータと、このステータに回転自在に連結され、前記外筒部との間に環状空間を画成する内筒部が設けられたロータと、前記環状空間内に途中で巻き方向を反転した状態で収納され、その両端が前記内筒部および前記外筒部を介して外部に導出されたフラットケーブルと、前記環状空間内に回動自在に配置され、前記フラットケーブルの反転部が通過する開口を有するホルダとを備え、
前記ホルダに前記内筒部が挿通されるセンタ孔を有する環状平板部を設け、この環状平板部上に前記センタ孔を包囲するように複数の柱状体を並設すると共に、これら柱状体を前記ロータの回転中心からの距離が前記開口の近傍で最大となる非環状領域内に分散させ、前記フラットケーブルが前記内筒部から前記開口を通って前記非環状領域の外縁部に位置する前記柱状体に非円形状に巻回されるように構成したことを特徴とする回転コネクタ。
【請求項2】
請求項1の記載において、前記柱状体の一部を前記開口から前記非環状領域の外縁部に沿って連続する楔形状にすると共に、他の柱状体を円柱形状にしたことを特徴とする回転コネクタ。
【請求項3】
請求項1または2の記載において、前記各柱状体の一部または全部にローラを回転自在に軸支したことを特徴とする回転コネクタ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2006−14510(P2006−14510A)
【公開日】平成18年1月12日(2006.1.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−188693(P2004−188693)
【出願日】平成16年6月25日(2004.6.25)
【出願人】(000010098)アルプス電気株式会社 (4,263)
【Fターム(参考)】