(57)【要約】【課題】  円筒形状のローラ集電子は回転に伴い回転軸方向に対して傾きを生じることがあり、これによりローラ集電子と軸体間、またはローラ集電子と外周部材間ですべりが生じるため、電気的のノイズの発生、接触抵抗の不安定化、製品寿命を短くするなどの問題があった。【解決手段】  ローラ集電子の外周形状を従来の円筒形ではなく、ローラ集電子軸方向中心位置を大径部とし、ローラ集電子両端部を小径部とし、大径部から小径部にかけて傾斜した形状を有する異径形状のローラ集電子とする【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面が円形である外周部材と、前記外周部材に対して相対的に回転自在であり、前記外周部材の中空部に前記内周面と同軸に配設される軸体と、前記外周部材及び前記軸体間で半径方向に弾性変形しながら遊星運動するよう回転自在に配設されるローラ集電子とを備え、前記ローラ集電子を介して、前記外周部材及び前記軸体を電気的に接続するコネクタにおいて、異なる直径を持つローラ集電子と、このローラ集電子の外周形状に沿うよう形成され前記ローラ集電子と電気的に接触する内周面を有する外周部材、また同様にローラ集電子の外周形状に沿うよう形成され前記ローラ集電子と電気的に接触する外周面を有する軸体とにより構成されたことを特徴とするロータリーコネクタ。
【請求項２】
前記ローラ集電子の外周面の直径はその両端部が中央部に比して小径、又は両端部が中央部に比して大径となっており、その小径部と大径部との間は連続的に変化する面で構成されており、前記外周部材の内周面および前記軸体の外周面は前記ローラ集電子の外周面に沿って連続的に変化し相互に電気的に接触するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリーコネクタ。
【請求項３】
前記ローラ集電子の外周形状が、前記ローラ集電子の軸方向中心部において大径部を１箇所持ち、この大径部を頂点とした傾斜部が、前記ローラ集電子両端部の前記小径部にかけて形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のロータリーコネクタ。
【請求項４】
前記ローラ集電子の外周形状が、前記ローラ集電子の軸方向両端部において大径部となり、この大径部を頂点とした傾斜部が、前記ローラ集電子の軸方向中心部に設けられた小径部にかけて形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のロータリーコネクタ。
【請求項５】
前記ローラ集電子の小径部と大径部との間の連続的に変化する面は、前記小径部から大径部に向かって円弧上に変化する曲面で構成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のロータリーコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、内周面が円形である外周部材と、外周部材に対して相対的に回転自在であり、外周部材の中空部に前記内周面と同軸に配設される軸体と、外周部材及び軸体間に回転自在に配設されるローラ集電子とを備え、このローラ集電子を介して、外周部材及び軸体を電気的に接続するコネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】  相対的に回転する部材同士を電気的に接続し、これらの間で電流を送給するための構造として、ローラ集電子型のロータリーコネクタが考案されている。【０００３】  ローラ集電子型のロータリーコネクタは、内周面が円形である外周部材と、外周部材に対して相対的に回転自在であり、外周部材の中空部に前記内周面と同軸に配設される軸体と、外周部材及び軸体間に、半径方向の弾性変形を伴い回転自在に配設されるローラ集電子とを備え、外周部材と軸体が相対的に回転運動すると、ローラ集電子は外周部材と軸体間の円環状空間で自転しながら公転運動する、いわゆる遊星運動を行う。弾性変形を伴う遊星運動を行うためローラ集電子は薄肉の円筒形状となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２２４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら上記構造のロータリーコネクタでは、円筒形状のローラ集電子が回転に伴い回転軸方向に対して傾きを生じることがある。回転軸に対してローラ集電子が傾斜すると、ローラ集電子と軸体間、またはローラ集電子と外周部材間ですべりが生じる。【０００６】  ローラ集電子が回転軸に対して傾斜した状態で回転すると、本来ローラ集電子は回転軸の周囲を螺旋状に遊星運動することになるが、ローラ集電子の軸方向の可動範囲を超えては螺旋運動できない。このためローラ集電子の軸方向の移動に制限がかかると、ローラ集電子を軸方向に運動させようとする力は、ローラ集電子と軸体間、またはローラ集電子と外周部材間での滑りにより解消されることになる。このすべりにより発生した磨耗粉は電気的ノイズの増加、接触抵抗の増加により製品寿命を縮める。【０００７】また、このローラ集電子が回転軸に対して傾斜する傾向は回転速度が速くなるほど顕著であるため、高速回転での使用において制限となっていた。
さらに、ローラ集電子は回転軸に対して傾きがなく平行に配設されている場合、回転軸および外周部材との接触は幾何学的には線接触であるが、傾斜している場合は点接触となり、接触抵抗の増加、不安定化の要因となっていた。【０００８】このため回転に際してローラ集電子が回転軸に対して傾斜することのない構造の達成が課題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明ではローラ集電子の外周形状を従来の円筒形ではなく、ローラ集電子軸方向中心位置を大径部とし、ローラ集電子両端部を小径部とし、大径部から小径部にかけて傾斜した形状を有する、又はローラ集電子軸方向中心位置を小径部とし、ローラ集電子両端部を大径部とし、大径部から小径部にかけて傾斜した形状を有する異径形状のローラ集電子とする。また軸体、外周部材ともこのローラ集電子外周形状に沿う形状として相互に電気的に接触するようにする。ローラ集電子の外周形状は直線的に傾斜する山型以外にも谷型とすることも可能であり大径部から小径部にかけた傾斜部分を山状の円弧形状とした樽型又は谷状の円弧形状とした鼓型などが考えられる。
【発明の効果】
【００１０】  この形状によりローラ集電子が回転時に回転軸に対して傾斜することがない構造のロータリーコネクタとすることができる。この構造では静止状態でローラ集電子が回転軸に対して傾斜しようとしても、回転に伴いローラ集電子の中心軸は回転軸に平行に修復される。またこの形状によりローラ集電子の軸方向の移動も制限されるため、従来のような移動抑制機構が不要になり製品構造が簡略化される。【００１１】  また、回転時に常に軸方向に対して平行であるため、ローラ集電子と軸体またはローラ集電子と外周部材は幾何学的には常に線接触（実際は面接触）しており、回転に際しても接触抵抗が安定する。
さらに、高速回転時にもローラ集電子が傾斜することがないので、より高連回転での使用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】山型ローラ集電子のロータリーコネクタ側面図
【図２】山型ローラ集電子のロータリーコネクタ正面図
【図３】谷型ローラ集電子（非対称）のロータリーコネクタ側面図
【図４】鼓型ローラ集電子のロータリーコネクタ側面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】  以下、本発明の実施の形態を図１、２の山型ローラ集電子の場合に関して説明する。
【００１４】  山型ローラ集電子３は導電性に優れ、バネ特性に優れた材料、例えばリン青銅、ベリリウム銅が考えられる。
軸体１、外周部材２は通電電流に応じて材料選定し、大電流用途では銅、弱電用途では加工性のよさから真鍮が一般的である。
また、上記３部品の通電部表面には接触抵抗を下げ、かつ安定にするため金、銀などのメッキを施すことが好ましい。
【００１５】  山型ローラ集電子３の外周形状は軸方向中心位置を大径部（この実施例では最大外径部となっている）とし、ローラ集電子両端部を小径部とし、大径部から小径部にかけて傾斜した形状とする。最大外径寸法は、ロータリーコネクタの組立に際し山型ローラ集電子３を軸体１と外周部材２とで構成される最小隙間部を通過させる必要があることを考慮し決定される。山型ローラ集電子３を当該最小間隙部寸法までたわませた際にも、山型ローラ集電子３はもとの形状に復元する、弾性変形領域内となるよう最大外径寸法を設定する。
【００１６】  また、山型ローラ集電子３は軸体１と外周部材２との間隙部に弾性変形を伴い配設されるが、この際の、山型ローラ集電子３のバネとしての反発力（接触圧）を適正に設定する必要がある。接触圧が大きすぎると回転時の転がり摩擦が増大し、摩耗粉が発生することとなり、また小さすぎると接触抵抗が増加し、通電が不安定になる。
接触圧は山型ローラ集電子３の材質、直径、肉厚、たわみ量で調整する。
【００１７】  また、山型ローラ集電子３は電流容量に応じて複数個配設することができる。
【００１８】  ローラ集電子形状は図３、図４に示す谷型の形状も考えられる。図３においては大径部から小径部にかけて直線的に傾斜する谷型ローラ集電子となっている。この最小直径箇所は軸方向の中心である必要はなく、図３に示したとおりローラ集電子３の軸方向中心部から左右どちらかに偏った位置に設けられても良い。外周部材５の内周面は、ローラ集電子３の外周面の形状に沿う形状とし、相互に電気的に接触するようにするとともに軸体４についてもその外周面がローラ集電子３の外周面の形状に沿う形状とし、相互に電気的に接触するようにする。
【００１９】  図４は、ローラ集電子３の両端部の大径部から軸方向中央部分の小径部にかけて円弧状に緩やかに谷となるよう傾斜する鼓状の形状の例を示している。
【００２０】  また、図には示していないが、ローラ集電子の軸方向両端部を小径部とし軸方向中央部を大径部とし、この大径部から小径部にかけて円弧状に緩やかに山となるよう傾斜する樽状の形状であっても良い。
【符号の説明】
【００２１】１  軸体
２  外周部材
３  山型ローラ集電子
４  軸体
５  外周部材
６  谷型ローラ集電子（非対称）
７  軸体
８  外周部材
９  鼓型ローラ集電子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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