(57)【要約】【課題】軸体の外周側にスプライン結合で固定して筐体の内側に収めたロテータが、軸体のスプライン結合力が低下した場合でも軸体から離脱するのを防止し、ロテータの周囲に巻回してあるフレキシブルフラットケーブルの断線、システムの不作動の発生を回避できるスパイラルケーブル装置を提供する。【解決手段】筐体１１と、筐体１１の内側に筐体１１に対して相対回転可能に設けられた軸体１２と、軸体１２の外周側にスプライン結合で固定され該筐体１１の内側に収められたロテータ１３と、ロテータ１３に一端が接続されてロテータ１３の周囲に巻回され他端が筐体１１に接続された複数のリード線を絶縁被覆してなるフレキシブルフラットケーブル１４とを有するスパイラルケーブル装置において、軸体１２の外周面と前記ロテータ１３の内周面には軸体１２とロテータ１３との軸方向の相対移動を止める軸方向係止部１６、１７を持たせた。【選択図】図１
2005245171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、該筐体の内側に該筐体に対して相対回転可能に設けられた軸体と、該軸体の外周側にスプライン結合で固定され該筐体の内側に収められたロテータと、該ロテータに一端が接続されて該ロテータの周囲に巻回され他端が該筐体に接続された複数のリード線を絶縁被覆してなるフレキシブルなフラットケーブルとを有するスパイラルケーブル装置において、
前記軸体の外周面と前記ロテータの内周面には該軸体と該ロテータとの軸方向の相対移動を止める軸方向係止部を持つことを特徴とするスパイラルケーブル装置。
【請求項２】
前記軸方向係止部は、凹部と該凹部に嵌合する突部とからなり、その凹部もしくは突部の一方を前記軸体の外周面に設け、他方を前記ロテータの内周面に設けた請求項１記載のスパイラルケーブル装置。
【請求項３】
前記軸体は前記外周面に形成した前記スプラインを分断し前記凹部を形成する前記外周面を一周する第一リング溝を持ち、前記ロテータは、前記軸体の前記スプラインを通過して前記第一リング溝に係合する前記突部を持つ請求項２記載のスパイラルケーブル装置。
【請求項４】
前記軸方向係止部は、前記軸体の外周面に設けた前記外周面を一周する第二リング溝と、該第二リング溝に対向する前記ロテータの内周面に設けた第三リング溝と、該第二リング溝及び該第三リング溝に内周側と外周側が収容され両溝に当接するＣ形リングとからなる請求項１記載のスパイラルケーブル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の伝達比可変操舵装置等、互いに相対回転する部材を電気的に接続するために用いられるスパイラルケーブル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパイラルケーブル装置は、自動車の伝達比可変操舵装置、エアバッグ装置等、互いに相対回転する部材を電気的に接続するために用いられる。例えば、図７に示す自動車のステアリング装置にスパイラルケーブル装置５Ａが用いられている。このスパイラルケーブル装置５Ａは、自動車の操舵ハンドル１が上端に接続している上部ステアリングシャフト２の下端と、ステアリングギヤボックス３に下端を接続している下部ステアリングシャフト４の上端とを接続している伝達比可変操舵装置５との間に用いられている。
【０００３】
図６中、ＥＣＵ（電子制御装置）６は、操舵ハンドル１の操舵角を検出する舵角センサ７と、転舵輪８の転舵角を検出する転舵角センサ９により検出された操舵ハンドル１の操舵角及び転舵輪８の転舵角を入力するとともに、車両速度を検出する車速センサ１０から出力される車両速度を入力して、伝達比可変操舵装置５に対して、この伝達比可変操舵装置５を制御するための制御信号を出力するようになっている。また、伝達比可変操舵装置５は、筐体内にロック機構やモータ及び波動歯車機構を有している。
【０００４】
スパイラルケーブル装置５Ａは、図７に示すように、車体に保持される筐体５１と、該筐体５１の内側に該筐体５１に対して相対回転可能に設けられた金属製の軸体５２と、該軸体５２の外周側にスプライン結合で固定され該筐体５２の内側に収められた樹脂製のロテータ５３とを有している。筐体５１とロテータ５３との間には、該ロテータ５３に一端が接続されて該ロテータ５３の周囲に巻回され他端が該筐体に接続された複数のリード線を可撓性のあるＰＥＴフィルムにより絶縁被覆してなるフレキシブルなフラットケーブル５４を有する。筐体５１は図示しない車体に保持され、軸体５２は伝達比可変操舵装置５のハウジングに固定されている。
【０００５】
上部ステアリングシャフト２の下端は、ユニバーサルジョイントを介して軸体５２に接続されている。これにより軸体５２とロテータ５３と上部ステアリングシャフト２とが一体として回転するようになっている。
【０００６】
フレキシブルフラットケーブル５４の一端はターミナルによりロテータ５３に接続されており、ロテータ５３から延出するリード線は伝達比可変操舵装置５のモータのステータ等に接続される。他方、フレキシブルフラットケーブル５４の他端はターミナルにより筐体５１に接続されており、筐体５１から延出するリード線は車体のバッテリ及びＥＣＵ（電子制御装置）に接続される。
【０００７】
こうして、このスパイラルケーブル装置５Ａでは、筐体５１に対して軸体５２及びロテータ５３が一体となって相対回転したとしても、その相対回転角度がフレキシブルフラットケーブル５４の巻回範囲にあるのであれば、バッテリ及びＥＣＵ６とモータのステータやロック機構等とを電気的に安全な接続を保障して、モータ及びロック機構の駆動装置へ電力を供給するとともに、ＥＣＵ６より出力された制御信号を伝達する。
【０００８】
伝達比可変操舵装置５では、ロックバーの係合爪部がロックホルダのロック溝と係合していない状態において（図示しない）、運転手が操舵ハンドル１を操舵すると、上部ステアリングシャフト２を介してハウジングに操舵角が伝達される。ＥＣＵ６は、この操舵角を舵角センサ７より入力するとともに、車両速度を車速センサ１０より入力する。そして、ＥＣＵ６は車両速度及び操舵角に基づき目標舵角の演算を行う。この目標舵角に基づいて、モータを制御する制御信号がＥＣＵ６より伝達比可変操舵装置５に出力される。
【０００９】
ＥＣＵ６より伝達比可変操舵装置５に出力された制御信号は、スパイラルケーブル装置５Ａのフレキシブルフラットケーブル５４を介してモータに送られる。そして、この制御信号に基づきステータに通電され、これによりロータが回転駆動される。この際、ステータはモータハウジング本体及びハウジングに固定され、ロータはモータ軸に固定されているため、モータ軸はハウジングに対して相対回転することとなる。そして、波動歯車機構の回転により、下部ステアリングシャフト４が回転する。こうして、上部ステアリングシャフト２と下部ステアリングシャフト４とを相対回転させ、操舵ハンドル１の操舵角と転舵輪８の転舵角とを変化させることができる。
【００１０】
こうしてこの伝達比可変操舵装置５では、通常運転時に操舵角と転舵角との伝達比が可変された状態で転舵系に転舵角が伝達される。この間、スパイラルケーブル装置５Ａでは、軸体５２が筐体５１に対して相対回転する。これにより、ロテータ５３が軸体５２と一体に回転しフレキシブルフラットケーブル５４が巻き締められたり、巻き拡げられたりする。
【００１１】
スパイラルケーブル装置に関する先行技術としては、例えば以下のものが掲げられる。
【特許文献１】特開平１０−１６４７４５号公報
【特許文献２】特願２００３−３２４８３６号公報  従来のスパイラルケーブル装置５Ａは、軸体５２とロテータ５３とは、差込み嵌合されて一体となって回転するためにスプライン結合で固着している。すなわち、ロテータ５３の軸体５２に対する締め付け力によって固着し軸方向移動不能になっている。
【００１２】
しかし、軸体５２は金属製でありロテータ５３は樹脂製であるので、温度上昇による熱膨張差に起因した締め代減少に基づくスプライン結合力の低下、あるいは樹脂製のロテータ５３の応力緩和に伴うスプライン結合力の低下が生じると、フレキシブルフラットケーブル５４に作用する外力によってロテータ５３が軸体５２から離脱する方向に移動することが考えられ、ロテータ５３が大きく移動するとフレキシブルフラットケーブル５４の断線、システムの不作動の発生につながることが考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、筐体の内側に相対回転可能に設けられた軸体と、該軸体の外周側にスプライン結合で固定して該筐体の内側に収めたロテータとのスプライン結合力が低下した場合でもロテータが軸体から離脱する軸方向移動を不能にしてロテータの周囲に巻回してあるフレキシブルフラットケーブルの断線、システムの不作動の発生を回避できるスパイラルケーブル装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のスパイラルケーブル装置は、筐体と、該筐体の内側に該筐体に対して相対回転可能に設けられた軸体と、該軸体の外周側にスプライン結合で固定され該筐体の内側に収められたロテータと、該ロテータに一端が接続されて該ロテータの周囲に巻回され他端が該筐体に接続された複数のリード線を絶縁被覆してなるフレキシブルなフラットケーブルとを有するスパイラルケーブル装置において、前記軸体の外周面と前記ロテータの内周面には該軸体と該ロテータとの軸方向の相対移動を止める軸方向係止部を持つことを特徴とする。
【００１５】
本発明のスパイラルケーブル装置は、前記軸方向係止部として、前記軸体の外周面に設けた凹部と該凹部に嵌合する前記ロテータの内周面に設けた突部とからなるものが広く適用できる。特に、前記軸体の前記外周面は、前記凹部を形成する前記外周面を一周する第一リング溝と該第一リング溝の軸方向の両側に形成されたスプラインを持ち、前記ロテータの前記内周面は、前記突部を形成する台部を持つものであることが好ましい。
【００１６】
なお、凹部と突部の組合せからなる軸方向係止部は、凹部と突部が嵌合する際に凹部に達するまでの軸体とロテータとの軸方向の相対移動に対して、ロテータが部分的に弾性変形する必要がある。このためロテータは樹脂製とするのが好ましい。
【００１７】
また、本発明のスパイラルケーブル装置の前記軸方向係止部は、前記軸体の外周面に設けた前記外周面を一周する第二リング溝と、該第二リング溝に対向する前記ロテータの内周面に設けた第三リング溝と、該第二リング溝及び該第三リング溝に内周側と外周側が収容され両溝に当接するＣ形リングとからなることとすることができる。Ｃ形リングの両端開口部を狭めたり広げたりすることによりリングの外周径を変え、第二リング溝及び第三リング溝に容易に組み付けることができる。このためロテータは特に大きな弾性変形を必要とせず、樹脂製でも硬い剛体の金属製でも良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のスパイラルケーブル装置は、軸体と該軸体の外周側にスプライン結合したロテータとのスプライン結合力が、温度上昇による熱膨張差に起因した締め代減少、あるいはロテータの応力緩和等のなんらかの原因で低下してロテータが軸体から抜け易い嵌合強度になっても、軸体の外周面と前記ロテータの内周面には該軸体と該ロテータとの軸方向の相対移動を止める軸方向係止部を持つので、フラットケーブルに外力が作用しても軸体とロテータとの軸方向移動が不能であり、ロテータの周囲に巻回してあるフレキシブルなフラットケーブルの断線、システムの不作動の発生を回避できる。
【００１９】
本発明のスパイラルケーブル装置の軸方向係止部を、軸体の外周面に設けた凹部とロテータの内周面に設けた突部とで構成する場合には、特に新たな部品を必要とせず、容易に軸方向係止部を構成できる。また、凹部として軸体の外周面にスプラインを分断して一周する第一リング溝で構成し、突部をロテータの内周面に設ける台部とし、この第一リング溝と台部とを嵌合させる構成とすると、部品点数が少なくて組み付けが容易であり軸体とロテータの周方向の位置合わせがどのようであっても軸方向係止部を構成する凹部と突部の係合関係に支障が無くしかも台部が軸体のスプラインの谷溝を通って第一リング溝に到達して嵌合した後の離脱方向の係止強度が大きいので好ましい。
【００２０】
また、軸方向係止部が、軸体の外周面とロテータの内周面に設けた第二リング溝と第三リング溝を対向させて、ここにＣ形リングを収容し両溝に当接するＣ形リングで軸体を締め付ける構成とすると、軸体とロテータとの組付けにおいて、ロテータの伸び等の変形を必要とせず、軸体及びロテータ共に剛体で構成できる。
【実施例１】
【００２１】
本発明のスパイラルケーブル装置の第一実施例を図１、図２及び図３を参照して説明する。
【００２２】
スパイラルケーブル装置は、図１示すように、例えば車体に保持される樹脂製の筐体１１と、該筐体１１の内側に該筐体１１に対して相対回転可能に設けられた金属製の軸体１２と、該軸体１２の外周側にスプライン結合で固定され該筐体１２の内側に収められた樹脂製のロテータ１３とを有し、筐体１１とロテータ１３との間には、該ロテータ１３に一端が接続されて該ロテータ１３の周囲に巻回され他端が該筐体１１に接続された複数のリード線を可撓性のあるＰＥＴフィルムにより絶縁被覆してなるフレキシブルフラットケーブル１４を有してなる。
【００２３】
軸体１２とロテータ１３とは、軸体１２に設けられたスプライン１２ａと、ロテータ１３に設けられたスプライン１３ａとが結合して一体的になり回転力を伝達できるようになっている。
【００２４】
スパイラルケーブル装置が、自動車の伝達比可変操舵装置に用いられる場合、筐体１１は図示しない車体に保持され、軸体１２は伝達比可変操舵装置のハウジングに固定される。筐体１１は伝達比可変操舵装置のハウジングの一部を構成している。軸体１２も同様に、伝達比可変操舵装置のモータの軸の一部を構成している。
【００２５】
この実施例では、軸体１２に固定されたユニバーサルジョイント１５に上部ステアリングシャフト２の下端が接続されており、これにより軸体１２とロテータ１３が上部ステアリングシャフト２と一体に回転するようになっている。
【００２６】
このスパイラルケーブル装置では、軸体１２の外周面とロテータ１３の内周面に軸体１２とロテータ１３との軸方向の相対移動を止める軸方向係合部を持っている。
【００２７】
この軸方向係合部は、軸体１２外周面に形成した凹部１６とこの凹部１６に嵌合するロテータ１３の内周面に形成した突部１７とから構成されている。
【００２８】
この凹部１６は、図１を部分的に拡大した図２に示すように、軸体１２の外周面に形成したスプライン１２ａを分断して前記外周面を一周する第一リング溝１６として形成されている。また、突部１７は、図３に示すように、ロテータ１３の内周面に形成した円周方向に等間隔で配置された３個からなる。突部１７は、ロテータ１３に設けられたスプラインの隆条部に突設されている。
【００２９】
図２中の、凹部１６と突部１７との係合状態を示す部分拡大抽出図から分かるように、突部１７の嵌合方向側の段部端面に３〜４５度の逃げ角θを持たせてある。第一リング溝１６の溝幅Ｌa＜突部１７の根元幅Lbとなるように設定すると、突部１７の逃げ角θを有する傾斜した端面に凹部１６の角度を持っていない端面の角部を当接させることができ、突部１７を有しているロテータ１３を軸体１２に対して押し込み易く、押し込み時の内部変形力が内方に作用して抜けにくい構成となる。
【００３０】
すなわち、軸体１２のスプラインとロテータ１３のスプラインとを合わせてロテータ１３を軸体１２に被せていくと、突部１７の嵌合方向側の段部端面が傾斜しているので、押し込み力が楔作用を生起してロテータ１３が弾性膨脹し、３つの突部１７が軸体１２のスプラインを撓みながら摺接して通過していき、突部１７が第一リング溝１６に到達するとロテータ１３が収縮復元してロック状態になる。
【００３１】
従って、軸体１２とロテータ１３とのスプライン結合力が低下した場合でも、第一リング溝１６と突部１７との係合が、ロテータ１３が軸体１２から離脱する軸方向移動を不能にして、ロテータ１３の周囲に巻回してあるバスバーの離脱やフレキシブルフラットケーブル１４の断線、さらにはそれに起因するシステムの不作動の発生を回避できる。
【００３２】
符号２２はキャップである。
【００３３】
なお、この第１実施例では、軸体１２の外周面に凹部１６を形成し、ロテータ１３の内周面に突部１７を形成しているが、これと反対に軸体１２の外周に突部１７を形成し、ロテータ１３の内周面に凹部１６を形成する構造であってもよい。
【実施例２】
【００３４】
本発明のスパイラルケーブル装置の第二実施例を図４を参照して説明する。
【００３５】
スパイラルケーブル装置は、金属製の筐体１１と軸体１２とロテータ１３とフレキシブルフラットケーブル１４を有してなり、これらは、第一実施例と同様に設けられている。軸体１２とロテータ１３は、軸体１２のスプライン１２ａとロテータ１３のスプライン１３ａとが嵌合して回転力を一体的に伝達できる。
【００３６】
特にこの実施例では、軸体１２とロテータ１３との軸方向の相対移動を止める軸方向係止部として、前記軸体１２の外周面に設けた前記外周面を一周する第二リング溝１９と、該第二リング溝１９に対向する前記ロテータの内周面に設けた第三リング溝２０と、該第二リング溝１９及び該第三リング溝２０に内周側と外周側が収容され両溝に当接するＣ形リング２１とからなる。
【００３７】
第二リング溝１９は、軸体１２のスプライン１２ａの内端よりも内方に位置して設けられている。第三リング溝２０は、ロテータ１３の軸体１２に対する嵌入始端に近い位置にスプライン１３ａを設けずに、ここを穴ぐり加工して設けられている。
【００３８】
図４中の、第二リング溝１９と第三リング溝２０との係合状態を示す部分拡大抽出図から分かるように、第二リング溝１９は断面方形である。これに対して、第三リング溝２０は、第二リング溝１９の方形断面の外側半部に被さり両側面が好ましくは４５度の傾斜面となるように開かれた溝として設けられている。
【００３９】
Ｃ形リング２１は、断面円形であり、図５に示すように円環状に形成して一箇所が切除されている。
【００４０】
第二リング溝１９は、溝底の径ｄ１とＣ形リング２１の内径ｄ２との差が図中寸法ｔと等しいか僅かに大きくなるように形成される。他方、第三リング溝２０は、溝底の径ｄ３をＣ形リング２１の外径よりも若干大きく形成される。
【００４１】
Ｃ形リング２１の組み付けは、軸体１２にロテータ１３を嵌合する前に、軸体１２に設けた第二リング溝１９に収容する。そして、軸体１２のスプラインとロテータ１３のスプラインとを合わせてロテータ１３を軸体１２に被せていく。
【００４２】
これによって、第二リング溝１９にＣ形リング２１を収容した状態で該Ｃ形リング２１にロテータ１３の第三リング溝２０を嵌合させようとすると、ロテータ１３の先端が傾斜面となっているので、Ｃ形リング２１が第二リング溝１９内に縮径することができ、ロテータ１３が最後まで押し込まれて第三リング溝２０がＣ形リング２１に対応する位置になると、ロテータ１３が拡径復元して第三リング溝２０内に入り込みロック状態になる。
【００４３】
Ｃ形リング２１は、第二リング溝１９のロテータ１３の離脱方向側の側面に当接しかつ第三リング溝２０のロテータ１３の反離脱方向側の傾斜側面に当接する。
【００４４】
従って、ロテータ１３が離脱しようとする力Ｆ1はＣ形リング２１に対して生起し、第二リング溝１９のロテータ１３の離脱方向側の側面で受承することができる。
【００４５】
もしも、軸体１２とロテータ１３とのスプライン結合力が低下して、ロテータ１３が離脱しようとする力Ｆ１がＣ形リング２１に対して作用するようになる場合、Ｃ形リング２１が縮径される作用力Ｆ３を受けることになるが、この縮径作用力Ｆ３は力Ｆ１の断面中心方向に向かう分力Ｆ２の、さらに分力であるから、ばね鋼でできているＣ形リング２１が拡大復元しようとする力よりも十分に小さく抑えられる。
【００４６】
力Ｆ1と分力Ｆ２、Ｆ３は、反作用力Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７に等しい。
【００４７】
力Ｆ1とその反作用力Ｆ５は、Ｃ形リング２１と第二リング溝１９のロテータ１３の離脱方向側の側面との接触個所でも生じるから、これが摩擦力になってＣ形リング２１の縮径を阻むように作用する。作用力Ｆ３は第三リング溝２０のロテータ１３の反離脱方向側の傾斜側面の傾斜角を小さくとると大きくなり、Ｃ形リング２１を縮径する力として大きく作用してくるから、側面の傾斜角を４５度位までに抑えることが好ましい。
【００４８】
反作用力Ｆ６は、第三リング溝２０のロテータ１３の反離脱方向側の傾斜側面に垂直に作用する。
【００４９】
軸体１２とロテータ１３とのスプライン結合力が低下していない場合には、ロテータ１３が離脱しようとする力Ｆ１がＣ形リング２１に対して作用しない。この場合には、Ｃ形リング２１の拡径復元力が作用力になり、力Ｆ７がロテータ１３に嵌合を離脱する方向と反対方向に作用する。
【００５０】
この作用力Ｆ７の軸方向の分力Ｆ８がロテータ１３が離脱しようとするのを阻むように作用する。
【００５１】
こうして、軸体１２とロテータ１３とのスプライン結合力が低下していない場合及び低下した場合のいずれにあっても、Ｃ形リング２１は、第二リング溝１９と第三リング溝２０に当接してロテータ１３に対して外側へ突っ張る結合力を発生する。そして、Ｃ形リング２１が、第二リング溝１９のロテータ１３が軸体１２から抜け出る方向の側面に当接するとともに、第三リング溝２０のロテータ１３が軸体１２から抜け出る方向と反対側の側面に当接することで、軸体１２に対してロテータ１３の抜け出る方向の移動を不能にする。これにより、ロテータ１３の周囲に巻回してあるフレキシブルなフラットケーブル１４の断線、システムの不作動の発生を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第一実施例のスパイラルケーブル装置の軸線に沿った断面図を示す。
【図２】図１に示すスパイラルケーブル装置の右半部の拡大図である。
【図３】図１に示すスパイラルケーブル装置の径方向断面図である。
【図４】第二実施例のスパイラルケーブル装置の右半部の断面図を示す。
【図５】Ｃ形リングの正面図である。
【図６】従来のスパイラルケーブル装置を組み込んだステアリング装置の模式図である。
【図７】従来のステアリング装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１・・筐体      １２・・軸体    １３・・ロテータ
１４・・フレキシブルフラットケーブル    １６・・第一リング溝（凹部）
１７・・突部      １９・・第二リング溝    ２０・・第三リング溝
２１・・Ｃ形リング
【図１】
2005245171.tif 000003
【図２】
2005245171.tif 000004
【図３】
2005245171.tif 000005
【図４】
2005245171.tif 000006
【図５】
2005245171.tif 000007
【図６】
2005245171.tif 000008
【図７】
2005245171.tif 000009