(57)【要約】【課題】回転体側の導体と固定側筐体側の導体間の電気的な接続の信頼性を高めること。【解決手段】固定側筐体と、固定側筐体の内周面に設けられる固定側導体と、第１軸まわりに回転可能な回転体と回転体の外周面に設けられる回転体側導体と、第１軸に関する径方向で固定側筐体と回転体の間に設けられ、第１軸に沿った方向に視て第１軸に対して偏心し、第１軸に沿った方向に延在する円筒状導体と、回転体に設けられ、第１軸に平行な第２軸まわりに回転可能であり、円筒状導体の内周面に対して径方向で当接し、円筒状導体の外周面を固定側導体に接触させる固定側ローラと、回転体に設けられ、第１軸に平行な第３軸まわりに回転可能であり、円筒状導体の外周面に対して径方向で当接し、円筒状導体の内周面を回転体側導体に接触させる回転体側ローラとを含む、回転コネクタが開示される。【選択図】図１
2019061748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側筐体と、
前記固定側筐体の内周面に設けられる固定側導体と、
第１軸まわりに回転可能な回転体と
前記回転体の外周面に設けられる回転体側導体と、
前記第１軸に関する径方向で前記固定側筐体と前記回転体の間に設けられ、前記第１軸に沿った方向に視て前記第１軸に対して偏心し、前記第１軸に沿った方向に延在する円筒状導体と、
前記回転体に設けられ、前記第１軸に平行な第２軸まわりに回転可能であり、前記円筒状導体の内周面に対して前記径方向で当接し、前記円筒状導体の外周面を前記固定側導体に接触させる固定側ローラと、
前記回転体に設けられ、前記第１軸に平行な第３軸まわりに回転可能であり、前記円筒状導体の外周面に対して前記径方向で当接し、前記円筒状導体の内周面を前記回転体側導体に接触させる回転体側ローラとを含む、回転コネクタ。
【請求項２】
前記固定側ローラ及び前記回転体側ローラは、前記第１軸に沿った方向に視て前記第１軸を挟んで対向する位置に設けられる、請求項１に記載の回転コネクタ。
【請求項３】
前記固定側ローラ及び前記回転体側ローラのうちの少なくともいずれか一方は、前記円筒状導体に当接する部位が弾性を有する、請求項１又は２に記載の回転コネクタ。
【請求項４】
前記回転体は、前記径方向に延在しかつ前記固定側ローラを前記第２軸まわりに回転可能に支持するアーム部を備え、
前記アーム部は、前記径方向に弾性変形可能である、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の回転コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒状導体を内部回動体（回転体）と外部筐体（固定側筐体）の両方に接触させて、回転体側の導体と固定側筐体側の導体間を電気的に接続する回転コネクタが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2017-27739号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術では、回転体側の導体と固定側筐体側の導体間の電気的な接続の信頼性を高めることが難しい。例えば、径方向に振動や衝撃等が加わった際に円筒状導体が変形又は変位し、回転体側の導体と円筒状導体との電気的な接続が途切れてしまうおそれがある。回転体側の導体と円筒状導体との電気的な接続が途切れると、回転体側の導体と固定側筐体側の導体間の電気的な接続が切断される。
【０００５】
そこで、１つの側面では、本発明は、回転体側の導体と固定側筐体側の導体間の電気的な接続の信頼性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの側面では、固定側筐体と、
前記固定側筐体の内周面に備えられた固定側導体と、
第１軸まわりに回転可能な回転体と
前記回転体の外周面に設けられた回転体側導体と、
前記第１軸に関する径方向で前記固定側筐体と前記回転体の間に設けられ、前記第１軸に沿った方向に視て前記第１軸に対して偏心し、前記第１軸に沿った方向に延在する円筒状導体と、
前記回転体に設けられ、前記第１軸に平行な第２軸まわりに回転可能であり、前記円筒状導体の内周面に対して前記径方向で当接し、前記円筒状導体の外周面を前記固定側導体に接触させる固定側ローラと、
前記回転体に設けられ、前記第１軸に平行な第３軸まわりに回転可能であり、前記円筒状導体の外周面に対して前記径方向で当接し、前記円筒状導体の内周面を前記回転体側導体に接触させる回転体側ローラとを含む、回転コネクタが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
１つの側面では、本発明によれば、回転体側の導体と固定側筐体側の導体間の電気的な接続の信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１による回転コネクタの外観斜視図である。
【図２】実施例１による回転コネクタの半体を示す斜視図である。
【図３】実施例１による回転コネクタの平面図である。
【図４】図３のラインIV−IVに沿った断面図である。
【図５】図３に示す状態に対して、ロータが時計回りに９０度回転した状態を示す図である。
【図６】比較例で生じる不都合の説明図である。
【図７】実施例２による回転コネクタの外観斜視図である。
【図８】実施例２による回転コネクタの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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Ｉ１が示されると共に、回転軸Ｉ１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、径方向、及び周方向は、回転軸Ｉ１を基準とする。具体的には、軸方向とは、回転軸Ｉ１の方向を指す。径方向内側とは、回転軸Ｉ１に近い側を指し、径方向外側とは、回転軸Ｉ１に遠い側を指す。また、周方向とは、回転軸Ｉ１まわりの周方向を指す。また、「平面視」とは、Ｚ軸（回転軸Ｉ１）に沿って視たビューを意味する。尚、図１（図２等も同様）は、説明図であり、回転コネクタ１の詳細な形状の図示は省略されている。図２は、回転コネクタ１を回転軸Ｉ１を含みかつローラ軸（後述）を通る平面で切断したときの半分だけを示す斜視図である。図３は、回転コネクタ１の平面図である。図４は、図３のラインIV−IVに沿った断面図である。
【００１１】
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等の接続装置である。例えば、ステアリングシャフト側に搭載されるエアバック装置（図示せず）には、衝突検知時にエアバック信号が供給される。また、ステアリングシャフト側には、車両側から車載バッテリからの電源電圧が供給される。
【００１２】
図１及び図２に示すように、回転コネクタ１は、ロータ２（回転体の一例）と、ロータ側導体２１（回転体側導体の一例）と、ステータ３（固定側筐体の一例）と、ステータ側導体３１（固定側導体の一例）と、円筒状導体４と、ステータ側ローラ７（固定側ローラの一例）と、ロータ側ローラ８（回転体側ローラの一例）とを備える。
【００１３】
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、径方向内側に回転コネクタ１の内周面を画成する円環状の部材である。ロータ２は、例えば樹脂材料により形成される。ロータ２の内周面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に相対的に回転可能に支持される。ロータ２は、回転軸Ｉ１（第１軸の一例）まわりに回転可能である。回転軸Ｉ１は、ステアリングシャフトの軸と同軸である。
【００１４】
ロータ２の外周面には、図２及び図４に示すように、ロータ側導体２１が形成される。ロータ側導体２１は、金属材料により形成され、ステアリングシャフトと一体に回転する電子部品等とコネクタ（図示せず）を介して電気的に接続されている。例えば、ロータ２及びロータ側導体２１は、インサート成形により一体に形成されてよい。或いは、ロータ２及びロータ側導体２１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ってもよい。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、ロータ側導体２１は、ロータ２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。ロータ側導体２１は、全周にわたり形成されてもよいが、少なくとも、後述のロータ側ローラ８に対して径方向で対向する領域には形成される。
【００１５】
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が回転可能に組み付けられる。ステータ３は、径方向外側に回転コネクタ１の外周面を画成する円環状の部材である。
【００１６】
ステータ３の内周面には、ステータ側導体３１が形成される。ステータ側導体３１は、金属材料により形成され、車両側の信号発生装置や電源等とコネクタ（図示せず）を介して電気的に接続されている。例えば、ステータ側導体３１は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）により形成される。この場合、ステータ３の内周面にＦＰＣを巻き付けることで、ステータ側導体３１が形成される。但し、変形例では、ステータ側導体３１は、ロータ側導体２１と同様、インサート成形やメッキ等により形成されてもよい。
【００１７】
円筒状導体４は、径方向でロータ２とステータ３との間の空間に設けられる。即ち、円筒状導体４は、ロータ２の外周面のロータ側導体２１と円筒状導体４の内周面４Ａとが対向し、ステータ３の内周面のステータ側導体３１と円筒状導体４の外周面４Ｂとが対向した状態で移動可能に設けられる。円筒状導体４は、例えば金属材料により形成される。この場合、円筒状導体４は、全体が導体である。変形例では、円筒状導体４は、一部だけが導体で形成されてもよい。この場合、円筒状導体４は、少なくとも、外周面４Ｂでステータ側導体３１に対向する領域と、内周面４Ａでロータ側導体２１に対向する領域と、これら２つの領域間を接続する領域とに、導体部を有する。
【００１８】
円筒状導体４は、平面視で回転軸Ｉ１に対して偏心した円形の形態である。図３には、円筒状導体４の中心Ｏ２と、回転軸Ｉ１が通る中心Ｏ１とが図示されている、円筒状導体４の中心Ｏ２は、中心Ｏ１に対してΔ１だけオフセットしている。
【００１９】
円筒状導体４は、Ｚ方向（回転軸Ｉ１に沿った方向）に延在する。円筒状導体４は、図３に示す断面でＺ方向に長さα（図１参照）だけ延在する。
【００２０】
ステータ側ローラ７は、ロータ２に設けられる。ステータ側ローラ７は、Ｚ方向に平行な回転軸Ｉ２（第２軸の一例）（図３参照）まわりに回転可能である。ステータ側ローラ７は、図２及び図４に示すように、円筒状導体４の内周面４Ａに対して径方向で当接し、円筒状導体４の外周面４Ｂをステータ側導体３１に接触させる。例えば、ステータ側ローラ７は、径方向内側から円筒状導体４の内周面４Ａに当接し、径方向内側から径方向外側へと円筒状導体４を押圧する。
【００２１】
ステータ側ローラ７は、好ましくは、円筒状導体４に当接する部位が弾性を有する。例えば、ステータ側ローラ７は、軟質な樹脂やゴム等により形成されてもよい。これにより、ステータ側ローラ７が径方向に弾性変形できるので、径方向の部品精度を高くしなくても確実に円筒状導体４の外周面４Ｂをステータ側導体３１に接触させることが可能となる。
【００２２】
例えば、図４に示すように、回転軸Ｉ２からステータ３の内周面までの径方向の距離をＬ１とし、ステータ側ローラ７の半径をｒ１とし、円筒状導体４の板厚をｔ４（図示せず）とし、ステータ側導体３１の板厚をｔ３１（図示せず）とすると、以下の関係で設計されてよい。
Ｌ１＝ｒ１＋ｔ４＋ｔ３１−β
ここで、βは、円筒状導体４をステータ側導体３１に押圧する際に関連する部品の寸法バラつきに対するマージンであり、ステータ側ローラ７が径方向に弾性変形する量の設定値である。仮に関連する部品の寸法がバラついた際には、バラつきに伴って弾性変形する量が設定値βから増減することで関連部品トータルの寸法バラつきを吸収できる。これにより、部品が製造しやすく組み立て性も良好となる。
【００２３】
ロータ側ローラ８は、ロータ２に設けられる。ロータ側ローラ８は、Ｚ方向に平行な回転軸Ｉ３（第３軸の一例）（図３参照）まわりに回転可能である。ロータ側ローラ８は、図２及び図４に示すように、円筒状導体４の外周面４Ｂに対して径方向で当接し、円筒状導体４の内周面４Ａをロータ側導体２１に接触させる。例えば、ロータ側ローラ８は、径方向外側から円筒状導体４の外周面４Ｂに当接し、径方向外側から径方向内側へと円筒状導体４を押圧する。
【００２４】
ロータ側ローラ８は、好ましくは、円筒状導体４に当接する部位が弾性を有する。例えば、ロータ側ローラ８は、軟質な樹脂やゴム等により形成されてもよい。これにより、ロータ側ローラ８が径方向に変形できるので、径方向の部品精度を高くしなくても確実に円筒状導体４をステータ側導体３１に接触させることが可能となる。
【００２５】
例えば、図４に示すように、回転軸Ｉ３からロータ２の外周面までの径方向の距離をＬ３とし、ロータ側ローラ８の半径をｒ３とし、円筒状導体４の板厚をｔ４（図示せず）とし、ロータ側導体２１の板厚をｔ２１（図示せず）とすると、以下の関係で設計されてよい。
Ｌ３＝ｒ３＋ｔ４＋ｔ２１−γ
ここで、γは、円筒状導体４をロータ側導体２１に押圧する際に関連する部品の寸法バラつきに対するマージンであり、ロータ側ローラ８が径方向に弾性変形する量の設定値である。仮に関連する部品の寸法がバラついた際には、バラつきに伴って弾性変形する量が設定値γから増減することで関連部品トータルの寸法バラつきを吸収できる。これにより、部品が製造しやすく組み立て性も良好となる。
【００２６】
好ましくは、ステータ側ローラ７及びロータ側ローラ８のうちの少なくともいずれか一方は、上記の如く円筒状導体４に当接する部位が弾性を有する。
【００２７】
次に、図３及び図５を参照して、回転コネクタ１の動作について概説する。
【００２８】
図５は、図３に示す状態に対して、ロータ２が時計回りに９０度回転した状態を示す図である。尚、図３には、時計回りの回転方向がＲ１で示されている。また、図３には、ステータ側ローラ７と円筒状導体４との接触位置が点Ｑで模式的に示されており、図５には、同じ点Ｑが示されている。
【００２９】
ステアリングホイールが時計回りに回転されると、ステアリングホイールと一体のロータ２は、同様に時計回りに回転される。この際、ステータ側ローラ７は、円筒状導体４の内周面４Ａ上を回転しながら走る態様で、常に、円筒状導体４の内周面４Ａに径方向で当接し続ける。同様に、ロータ側ローラ８は、円筒状導体４の外周面４Ｂ上を回転しながら走る態様で、常に、円筒状導体４の外周面４Ｂに径方向で当接し続ける。従って、円筒状導体４は、ステータ側導体３１との間では摺動せずに接触位置を周方向で変化させ、ロータ側導体２１との間では摺動しながら接触位置を周方向で変化させて、偏心した状態を維持する。以上の動作は、ステアリングホイールの回転角度や回転方向に関係なく実現される。このようにして、回転コネクタ１は、ステアリングホイールの回転が生じても、ロータ２のロータ側導体２１とステータ３のステータ側導体３１との間の電気的な接続を維持できる。
【００３０】
ここで、ステアリングホイールの回転が生じても、ステータ側ローラ７及びロータ側ローラ８は、円筒状導体４上を回転するだけであり、円筒状導体４を回転させる力を円筒状導体４に実質的に与えない。従って、円筒状導体４における図３に示す点Ｑの部位は、図５に示す状態においてもほぼ同位置に位置する。つまり、円筒状導体４とステータ側導体３１との間の摺動が実質的になく、かかる摺動に起因した耐久性の低下を防止できる。また円筒状導体４とロータ側導体２１との間の摺動が安定的に行なわれ、かかる摺動に起因した円筒状導体４のつっかかり等の不安定動作を防止できる。但し、変形例では、円筒状導体４は、ステータ側ローラ７及びロータ側ローラ８の回転の際に、ステータ側導体３１に対して僅かに摺動してもよい。
【００３１】
ところで、車両に搭載される回転コネクタ１は、車両が受ける衝撃や、車両が発生する又は路面から車両に伝達する各種の振動に起因して、衝撃や振動を受ける。
【００３２】
この点、図６に模式的に示す比較例のように、ロータ側ローラ８を有していない場合は、径方向に振動や衝撃等が加わった際に、円筒状導体４が変形又は変位し（点線参照）、ロータ側導体２１と円筒状導体４との電気的な接続が途切れてしまうおそれがある。ロータ側導体２１と円筒状導体４との電気的な接続が途切れると、ロータ側導体２１とステータ側導体３１間の電気的な接続が切断される。
【００３３】
これに対して、本実施例によれば、ロータ側ローラ８を有しているので、図６に示す比較例で生じるような不都合を防止できる。具体的には、径方向に振動や衝撃等が加わった際に、円筒状導体４が変形又は変位してロータ側導体２１と離れようとしても、ロータ側ローラ８によりロータ側導体２１に接触する方向に押圧されているので、ロータ側導体２１と円筒状導体４とが必ず接触した状態に保たれて電気的な接続を維持できる。これにより、ロータ側導体２１とステータ側導体３１間の電気的な接続の信頼性を高めることが可能となる。
【００３４】
また、本実施例では、図３に示すように、ステータ側ローラ７及びロータ側ローラ８は、平面視で回転軸Ｉ１を挟んで対向する位置に設けられる。即ち、ロータ側ローラ８は、平面視で回転軸Ｉ１を挟んでステータ側ローラ７と反対側に設けられる。これにより、ロータ側ローラ８は、円筒状導体４の周方向の範囲におけるロータ２の外周面に一番接触しやすい場所に配置できる。この結果、ロータ側ローラ８は、円筒状導体４をロータ側導体２１に安定的に接触させることができる。尚、変形例では、ロータ側ローラ８は、対角位置以外の個所に設けられてもよい。或いは、ロータ側ローラ８は、複数個、異なる周法方向の位置に設けられてもよい。
【００３５】
次に、図７以降を参照して、上述した実施例（以下、「実施例１」と称する）に代わる他の実施例（以下、「実施例２」と称する）について説明する。実施例２の説明に関して、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する場合がある。
【００３６】
図７は、実施例２による回転コネクタ１Ａの外観斜視図である。図８は、実施例２による回転コネクタ１Ａの平面図である。
【００３７】
実施例２は、上述した実施例１による回転コネクタ１に対して、ロータ２がロータ２Ａで置換された点が異なる。
【００３８】
ロータ２Ａは、上述した実施例１による回転コネクタ１のロータ２に対して、アーム部６０を備える点が異なる。
【００３９】
アーム部６０は、ロータ２Ａの本体部の外周面から径方向に延在する。アーム部６０は、ステータ側ローラ７を回転軸Ｉ２まわりに回転可能に支持する。アーム部６０は、径方向に弾性変形可能である。図８には、弾性変形前のアーム部６０の外形が模式的に一点鎖線で示される。アーム部６０は、ステータ側ローラ７を介してステータ３から径方向内側に向かう力を受けた際に、径方向内側に変形可能である。尚、図７及び図８に示す例では、アーム部６０は、ステータ側ローラ７の上端部と下端部とを支持する上下のアーム６１，６２を有している。
【００４０】
実施例２によれば、上述した実施例１と同様の効果を得ることができる。また、実施例２によれば、ステータ側ローラ７が径方向に変位できるので、径方向の部品精度を高くしなくても確実に円筒状導体４をステータ側導体３１に接触させることが可能となる。
【００４１】
例えば、上述した図４に示すように、回転軸Ｉ２からステータ３の内周面までの径方向の距離をＬ１とし、ステータ側ローラ７の半径をｒ１とし、円筒状導体４の板厚をｔ４（図示せず）とし、ステータ側導体３１の板厚をｔ３１（図示せず）とすると、以下の関係で設計されてよい。
Ｌ１＝ｒ１＋ｔ４＋ｔ３１−β
ここで、βは、円筒状導体４をステータ側導体３１に押圧する際に関連する部品の寸法バラつきに対するマージンであり、アーム部６０が径方向に弾性変形することで関連部品トータルの寸法バラつきを吸収できる。これにより、部品が製造しやすく組み立て性も良好となる。
【００４２】
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。
【００４３】
例えば、上述した実施例において、円筒状導体４の外周面とステータ側導体３１の内周面とは、周方向に沿って、互いに嵌合する凹凸が形成されもよい。この場合、円筒状導体４の外周面とステータ側導体３１の内周面との間の周方向の摩擦力が高くなり、円筒状導体４のより安定的な動作が可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１  回転コネクタ
１Ａ  回転コネクタ
２  ロータ
２Ａ  ロータ
３  ステータ
４  円筒状導体
４Ａ  内周面（円筒状導体）
４Ｂ  外周面（円筒状導体）
７  ステータ側ローラ
８  ロータ側ローラ
２１  ロータ側導体
３１  ステータ側導体
６０  アーム部
６１  アーム
６２  アーム
【図１】
2019061748.tif 000003
【図２】
2019061748.tif 000004
【図３】
2019061748.tif 000005
【図４】
2019061748.tif 000006
【図５】
2019061748.tif 000007
【図６】
2019061748.tif 000008
【図７】
2019061748.tif 000009
【図８】
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