(57)【要約】【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内に合成樹脂製のホルダ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上に、内筒部７ｂの大部分を包囲するように周方向へ延びる内壁部４ｆと、この内壁部４ｆから開口１５に沿って外方へ延びる連結壁４ｇと、この連結壁４ｇの外側端部から内壁部４ｆに向かって延びる外壁部４ｉとを設け、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が内壁部４ｆと外壁部４ｉの外壁面に非円形状に巻回されるようにした。【選択図】  図３
2006014511.tif 000002
【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、前記内筒部の大部分を包囲するように周方向へ延びる内壁部と、この内壁部から前記開口に沿って外方へ延びる連結壁と、この連結壁の外側端部から前記内壁部に向かって延びる外壁部とを設け、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ホルダの前記内壁部と前記外壁部と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、前記ホルダが前記外筒部の内径とほぼ同じ外径寸法の環状平板部を有し、この環状平板部上に前記内壁部と前記連結壁および前記外壁部とが立設されている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、前記ホルダにローラを回転自在に軸支し、前記開口を介して前記ローラを前記連結壁に対向させたことを特徴とする回転コネクタ。
【請求項４】
請求項３の記載において、前記ホルダに前記開口および前記ローラを介して前記連結壁に対向する対向壁を設け、この対向壁の内側端部を前記内壁部に連続させると共に、前記対向壁の外側端部に前記内壁部に向かって延びる別の外壁部を設けたことを特徴とする回転コネクタ。
【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、前記内筒部の大部分を包囲するように周方向へ延びる内壁部と、この内壁部から前記開口に沿って外方へ延びる連結壁と、この連結壁の外側端部から前記内壁部に向かって延びる外壁部とを設け、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ホルダの前記内壁部と前記外壁部と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内壁部と外壁部の外壁面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内壁部と外壁部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内壁部と外壁部に非円形状に巻回され、これら内壁部と外壁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、ホルダに設けた内壁部と連結壁および外壁部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、ホルダが外筒部の内径とほぼ同じ外径寸法の環状平板部を有し、この環状平板部上に内壁部と連結壁および外壁部とが立設されていると、ホルダを環状空間内でスムーズに回動させることかできて好ましい。
【０００９】
また、上記の構成において、ホルダにローラを回転自在に軸支し、このローラを開口を介して連結壁に対向させると、フラットケーブルの反転部が開口内をスムーズに通過できて好ましい。この場合、ホルダに開口およびローラを介して連結壁に対向する対向壁を設け、対向壁の内側端部を内壁部に連続させると共に、対向壁の外側端部に内壁部に向かって延びる別の外壁部を設けると、フラットケーブルを内壁部と一対の外壁部に非円形状に巻回できて好ましい。
【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、内筒部の大部分を包囲するように周方向へ延びる内壁部と、この内壁部からフラットケーブルの反転部が通過する開口に沿って外方へ延びる連結壁と、この連結壁の外側端部から内壁部に向かって延びる外壁部とを設け、フラットケーブルが内筒部から開口を通ってホルダの内壁部と外壁部と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内壁部と外壁部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、ホルダに設けた内壁部と連結壁および外壁部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上に立設されたガイド部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、ガイド部４ｂは、センタ孔４ｄの大部分を包囲するように環状に延びる内壁部４ｆと、この内壁部４ｆの両端から環状平板部４ａの外縁部へ向かって延びる連結壁４ｇおよび対向壁４ｈと、これら連結壁４ｇおよび対向壁４ｈの外側端部からそれぞれ内壁部４ｆに向かって延びる第１および第２の外壁部４ｉ，４ｊとで構成されており、これらはほぼ同一の肉厚で連続的に形成されている。連結壁４ｇと対向壁４ｈは支軸４ｃを介して対向しており、この支軸４ｃにはローラ１４が回転自在に支持されている。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壁４ｇとの間に確保された開口１５内に位置するようになっており、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は内壁部４ｆと第１および第２の外壁部４ｉ，４ｊの外壁面に非円形状に巻回されるようになっている。この巻回部を非円形巻回面Ｐとすると、センタ孔４ｄの中心Ｏ（すなわちロータ２の回転中心）から非円形巻回面Ｐ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、第１および第２の外壁部４ｉ，４ｊの延出方向に沿って徐々に小さくなり、ローラ１４と１８０度対向する内壁部４ｆの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、内壁部４ｆはセンタ孔４ｄの大部分を包囲するように環状に延設されているため、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ホルダ４の内壁部４ｆと第１および第２の外壁部４ｉ，４ｊの外壁面（すなわち非円形巻回面Ｐ）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のガイド部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のガイド部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ホルダ４のガイド部４ｂに巻回される非円形巻回面Ｐ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ガイド部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巻回面Ｐ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、これは非円形巻回面Ｐが円形でないためであり、この仮想円に内接する非円形巻回面Ｐ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、非円形巻回面Ｐ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】
なお、上記実施形態例では、ガイド部４ｂの連結壁４ｇと対向壁４ｈの外側端部にそれぞれ第１および第２の外壁部４ｉ，４ｊを連設した場合について説明したが、開口１５を通過したフラットケーブル３がローラ１４にループされて内壁部４ｆの外周面に巻回されるため、連結壁４ｇの外側端部から延びる第１の外壁部４ｉのみで非円形巻回面Ｐを形成し、対向壁４ｈの外側端部から延びる第２の外壁部４ｊについてはこれを省略することも可能である。
【００２４】
また、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】
【００２５】
【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。
【符号の説明】
【００２６】
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  ガイド部
４ｃ  支軸
４ｄ  センタ孔
４ｆ  内壁部
４ｇ  連結壁
４ｈ  対向壁
４ｉ  第１の外壁部
４ｊ  第２の外壁部
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
Ｐ  非円形巻回面
【図１】
2006014511.tif 000003
【図２】
2006014511.tif 000004
【図３】
2006014511.tif 000005
【図４】
2006014511.tif 000006
【図５】
2006014511.tif 000007