(57)【要約】【課題】装置サイズを小型化することができる回転コネクタを提供する。【解決手段】回転コネクタ１は、相互誘導作用によって結合する電源側コイル３及び負荷側コイル４を備える。そして、電源側コイル３及び負荷側コイル４の相互誘導作用によって、電源６の電力を負荷５に供給して、負荷５を作動させる。電源側コイル３には、回動部２の回転方向に沿って１周延びる隙間２８が設けられている。この隙間２８は、変位電流が流れる隙間であって、この隙間２８に負荷側コイル４が通されている。これにより、回動部２の回動時、負荷側コイル４が電源側コイル３に対して回動部２と一体回動することを可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側に設けられ、電源に接続された電源側コイルと、
可動側の回動部と一体に回ることが可能であり、前記電源側コイルとの相互誘導作用によって、前記可動側に設けられた負荷に電流を流す負荷側コイルと、
前記電源側コイルに形成され、前記回動部が回動するときに前記負荷側コイルが通る経路上に設けた隙間とを備え、
前記負荷側コイルから前記負荷に繋がる配線は、前記電源側コイルに設けられた前記隙間に通されることにより、前記回動部の回動が許容されている
ことを特徴とする回転コネクタ。
【請求項２】
前記負荷側コイルは、前記回動部を周囲から囲う形状をなす環状のコアに巻回され、
前記電源側コイルは、環状とすることで前記コアに設けられた孔部に通すことにより周状に巻回されている
請求項１に記載の回転コネクタ。
【請求項３】
前記隙間は、回動部の周囲に沿って全周に設けられている
請求項１又は２に記載の回転コネクタ。
【請求項４】
前記電源側コイルは、前記回動部の回りに沿って環状に設けられた第１導体部と、前記負荷側コイルの一部を収納するコイル収納部を前記第１導体部とともに設ける環状の第２導体部とを備え、
前記電源は、前記第１導体部及び第２導体部の直列回路に接続され、
前記隙間は、前記第１導体部及び第２導体部の間に設けられた隙間からなる
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の回転コネクタ。
【請求項５】
前記電源側コイルに設けられ、当該電源側コイルの軸方向において重ならないように、当該電源側コイルの軸回りに周回するように設けられた絶縁部と、
前記電源側コイルに設けられ、前記絶縁部によって切り分けられてなる単位コイル部と
を備えた請求項４に記載の回転コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定側の筐体に通電された可動側の回動体が回ることにより、固定側と可動側との導通を確保する回転コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一方が他方に対して回転する２部品の電気的な通電を確保する回転コネクタとして、ステアリングロールコネクタが周知である（特許文献１等参照）。ステアリングロールコネクタは、固定側のステータと回転側のロテータとを備える。ステータ及びロテータの内部の空間には、ロテータ回動時に巻き締まり及び巻き緩みが可能なスパイラルケーブルが収納される。ロテータには、ステアリングホイールに設けられた負荷（エアバッグ装置やスイッチ類）が接続され、スパイラルケーブルを介してステータから車体側に通電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２９１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スパイラルケーブルを使用した回転コネクタの場合、ケーブル基板は曲げの最小半径が必要である。よって、回転コネクタをステアリングホイールの径方向に小型化できない問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、装置サイズを小型化することができ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】
前記問題点を解決する回転コネクタは、固定側に設けられ、電源に接続された電源側コイルと、可動側の回動部と一体に回ることが可能であり、前記電源側コイルとの相互誘導作用によって、前記可動側に設けられた負荷に電流を流す負荷側コイルと、前記電源側コイルに形成され、前記回動部が回動するときに前記負荷側コイルが通る経路上に設けた隙間とを備え、前記負荷側コイルから前記負荷に繋がる配線は、前記電源側コイルに設けられた前記隙間に通されることにより、前記回動部の回動が許容されている。
【０００７】
本構成によれば、電源側コイルと負荷側コイルとの相互誘導により、電源の電力を負荷に供給して負荷を作動させるので、例えばケーブル等の配線を使用しなくても、電源を負荷に電気接続することが可能となる。また、電源側コイルに設けた隙間に負荷側コイルを通す構造としたので、負荷側コイルの大きさが電源側コイルに影響されなくなる。よって、回転コネクタの装置サイズを小型化することが可能となる。
【０００８】
前記回転コネクタにおいて、前記負荷側コイルは、前記回動部を周囲から囲う形状をなす環状のコアに巻回され、前記電源側コイルは、環状とすることで前記コアに設けられた孔部に通すことにより周状に巻回されていることが好ましい。この構成によれば、コアによって負荷側コイルに磁束を多く発生させることが可能となるので、より多くの電力を電源から負荷に送ることが可能となる。
【０００９】
前記回転コネクタにおいて、前記隙間は、回動部の周囲に沿って全周に設けられていることが好ましい。この構成によれば、例えば回動部が１周回転するものであっても、負荷側コイルと電源側コイルとが干渉してしまうことがない。
【００１０】
前記回転コネクタにおいて、前記電源側コイルは、前記回動部の回りに沿って環状に設けられた第１導体部と、前記負荷側コイルの一部を収納するコイル収納部を前記第１導体部とともに設ける環状の第２導体部とを備え、前記電源は、前記第１導体部及び第２導体部の直列回路に接続され、前記隙間は、前記第１導体部及び第２導体部の間に設けられた隙間からなることが好ましい。この構成によれば、電源側コイルが１巻きの構成となるので、回転コネクタの構成が簡素で済む。
【００１１】
前記回転コネクタにおいて、前記電源側コイルに設けられ、当該電源側コイルの軸方向において重ならないように、当該電源側コイルの軸回りに周回するように設けられた絶縁部と、前記電源側コイルに設けられ、前記絶縁部によって切り分けられてなる単位コイル部とを備えることが好ましい。この構成によれば、電源側コイルを複数巻きとすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転コネクタにおいて、装置サイズを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の回転コネクタの構成を示す斜視図。
【図２】回転コネクタの断面図。
【図３】回転コネクタの構造の概念図。
【図４】回転コネクタの等価回路を示す回路図。
【図５】（ａ），（ｂ）は回転コネクタの作動図。
【図６】第２実施形態の回転コネクタの一部を切り出した斜視図。
【図７】回転コネクタの等価回路を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、回転コネクタの第１実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、回転コネクタ１は、例えばステアリングシャフト２に設けられた通電部品であるステアリングロールコネクタの一種である。回転コネクタ１は、固定側（例えばステータ）に設けられた電源側コイル３と、可動側（例えばロテータ）に設けられた負荷側コイル４とを備える。電源側コイル３には、負荷側コイル４に接続された負荷５の電源６が接続されている。電源６は、例えば交流電源であることが好ましい。負荷５は、例えばステアリングホイールに設けられたヒータであることが好ましい。電源側コイル３の中央には、回転コネクタ１の厚さ方向（図１のＺ軸方向）に貫通する貫通孔７が形成され、貫通孔７にステアリングシャフト２が回動可能に挿通されている。
【００１５】
図２に示すように、電源側コイル３は、回動部１０（本例はステアリングシャフト２）の回りに沿って環状に設けられた第１導体部１１と、負荷側コイル４の一部を収納するコイル収納部１３を第１導体部１１とともに設ける環状の第２導体部１２とを備える。電源６は、第１導体部１１及び第２導体部１２の直列回路に接続されている。なお、回動部１０は、回転コネクタ１の取り付け先において回動する部材であれば、ステアリングシャフト２以外の他の部品としてもよい。
【００１６】
第１導体部１１は、中央に貫通孔７を有した略環状の金属製の部材からなる。具体的にいうと、第１導体部１１は、コイル収納部１３の上側の壁となる上壁１６と、コイル収納部１３の下側の壁となる下壁１７と、これらを各々の端縁で繋ぐ側壁１８とを備えた形状をなしている。また、第２導体部１２は、径方向内側に第１導体部１１を配置することが可能な略環状の金属製の部材からなり、第１導体部１１の開口を閉じる形状に形成されている。第１導体部１１と第２導体部１２の間には、これらを絶縁する絶縁部１９が介装されている。絶縁部１９は、ステアリングシャフト２の周囲に沿って環状に設けられている。回転コネクタ１の固定側は、電源６、第１導体部１１及び第２導体部１２の閉回路からなる電源回路２０が構築される。電源側コイル３は、１周巻きのコイルとなっている。電源側コイル３は、ステアリングシャフト２が回動する方向、すなわちコイル収納部１３の延びる方向に沿って磁束を形成する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、負荷側コイル４は、回動部１０（本例はステアリングシャフト２）を周囲から囲う形状をなす環状のコア２３に巻回されている。コア２３は、磁性体からなり、中央に孔部２４を有する形状をなしている。負荷側コイル４は、巻線が互いに重ならないようにコア２３の延設方向に所定間隔を空けて複数周巻回されている。回転コネクタ１の回転側は、負荷側コイル４及び負荷５の閉回路からなる負荷回路２５を構築する。負荷側コイル４（負荷回路５）は、ステアリングシャフト２と同期回動する。負荷側コイル４には、電源側コイル３との相互誘導作用によって、負荷５に電流が流される。
【００１８】
回転コネクタ１は、電源側コイル３に設けられた隙間２８を備える。隙間２８は、電源側コイル３において変位電流が流れる部位である。隙間２８は、回動部１０（本例はステアリングシャフト２）が回動するときに負荷側コイル４が通る経路上に設けられ、本例の場合、回動部１０の回りの周方向一帯に亘って全周に形成されている。負荷側コイル４から負荷５に繋がる配線は、この隙間２８から外部の負荷５に引き出されている。
【００１９】
図１に戻り、回転コネクタ１には、コア２３を支持する複数のコア支持部２９が設けられている。本例のコア支持部２９は、コア２３を上から釣り下げて支持する部材からなる。この場合、根元がステアリングシャフト２側に固定され、先端がコア２３に固定されている。コア支持部２９は、負荷側コイル４と同様に、隙間２８から外部に引き出されている。
【００２０】
図３に、回転コネクタ１の構造の概念図を図示する。同図に示されるように、電源回路２０（電源側コイル３）は、コア２３と交差するように配置されている。電源回路２０の配線経路の一部には、電源側コイル３の隙間２８から構築されるコンデンサＣが設けられている。負荷側コイル４は、電源側コイル３よりも直径が小さいコイルであって、コア２３の一部分に巻回されている。コンデンサＣを含む閉回路に交流を流した場合、電流が流れるコンデンサＣに磁界Ｅが生じるが、コンデンサＣの部位（隙間２８）には変位電流が流れて、結果的に磁界が発生する。この現象は、マクスウェルの方程式（rotH＝ｉ＋∂Ｄ／∂ｔ）からも明らかである（Ｄ＝εＥ）。電源側コイル３に流れる電流ｉは、交流である。
【００２１】
図４に、回転コネクタ１の等価回路を図示する。同図からも分かるように、回転コネクタ１は、前記コンデンサＣ及び配線に生じる等価直列抵抗Ｒが接続された電源回路２０を１次側とし、負荷回路２５を２次側としたトランス構造をとっている。このように、本例の回転コネクタ１の電気回路は、一般的なトランスに対し、電源回路２０の少なくとも一部にコンデンサＣが設けられた回路構成となっている。
【００２２】
コンデンサＣは、構造上の隙間２８に生じる容量成分であって、隙間２８の面積をＳとし、隙間２８の間隔をｄとすると、「Ｃ＝εＳ／ｄ」から求まる。なお、電源側コイル３に形成された隙間２８に生じる容量性（Ｃ成分）は、交流の電流ｉ（電源６）の周波数ｆにより計算されるインピーダンスＺ（＝１／ωＣ）よりも、電源側コイル３の等価直列抵抗Ｒに比べて小さくなるように設定されていることが好ましい。
【００２３】
次に、図５を用いて、回転コネクタ１の動作を説明する。
図５（ａ），（ｂ）に示すように、操舵操作によってステアリングシャフト２が回転したときには、負荷側コイル４が同図の矢印Ａ方向にステアリングシャフト２と一体回動する。ところで、本例の場合、電源側コイル３には、ステアリングシャフト２の回動方向一帯に隙間２８が形成され、そこに負荷側コイル４が通されている。よって、ステアリングシャフト２の回動時、電源側コイル３が負荷側コイル４に干渉することなく、負荷側コイル４は回動することが可能である。
【００２４】
また、本例の場合、電源側コイル３と負荷側コイル４とが相互誘導作用によって結合されている。このため、ステアリングシャフト２が回動して負荷側コイル４（負荷回路２５）が回動したとき、負荷側コイル４がどの回動位置をとっても、電気的な接続状態は維持される。よって、ステアリングシャフト２がどの回動位置にあっても、電源６からの電力が負荷５に供給されて、負荷５を作動させることが可能となる。
【００２５】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）本例の回転コネクタ１は、相互誘導作用によって結合する電源側コイル３及び負荷側コイル４を備える。そして、電源側コイル３及び負荷側コイル４の相互誘導作用によって、電源６の電力を負荷５に供給して、負荷５を作動させる。このように、本例の場合、例えばスパイラルケーブル等の配線を使用しなくても、電源６を負荷５に電気接続することができる。また、電源側コイル３に設けた隙間（変位電流が流れるギャップ）２８に負荷側コイル４を通す構造としたので、負荷側コイル４の大きさが、電源側コイル３に影響されなくなる。よって、回転コネクタ１の装置サイズ（径方向のサイズ）を小型化することができる。
【００２６】
（２）本例の回転コネクタ１は、スパイラルケーブルを使用しないので、負荷側コイル４を回動部１０（ステアリングシャフト２）の径程度まで小さくすることができる。
（３）本例の回転コネクタ１は、隙間２８（エアギャップ）が存在するものの磁気回路としては閉磁回路の扱いとすることができるので、漏れ磁束を少なくすることができる。
【００２７】
（４）負荷側コイル４は、回動部１０の回転方向に沿って延びる環状のコア２３に巻回され、電源側コイル３は、環状のコア２３に設けられた孔部２４に通すことによって周状に巻回されている。よって、コア２３により負荷側コイル４に磁束を多く発生させることが可能となるので、より多くの電力を電源６から負荷５に送ることができる。
【００２８】
（５）負荷側コイル４が通される隙間２８は、回動部１０の周囲に沿って全周に設けられている。よって、本例のように回動部１０が１周以上回動するものであっても、負荷側コイル４と電源側コイル３とが干渉してしまうことがない。
【００２９】
（６）電源側コイル３は、回動部１０の回転方向に沿って環状に設けられた第１導体部１１と、負荷側コイル４の一部を収納するコイル収納部１３を第１導体部１１とともに設ける環状の第２導体部１２とを備える。電源６は、第１導体部１１及び第２導体部１２の直列回路に接続され、隙間２８は、第１導体部１１及び第２導体部１２の間に設けられた隙間からなる。以上の構成をとることにより、電源側コイル３が１巻きの構成となるので、回転コネクタ１の構成が簡素で済む。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図６及び図７に従って説明する。なお、第２実施形態は、電源側コイル３を複数巻きとした実施例である。よって、第１実施形態と同様の部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
【００３１】
図６は、電源側コイル３の一部分を切り出した斜視図である。同図に示されるように、電源側コイル３には、電源側コイル３の軸Ｌａ方向（軸Ｌａが延びる方向）において重ならないように、かつ軸Ｌａ回りに周回するように設けられた絶縁部４１が設けられている。絶縁部４１は、電源側コイル３に設けられたスリット４２に埋設されている。本例のコンデンサＣは、ステアリングシャフト２回りの周方向に沿って１周延びる隙間２８において、絶縁部４１によって区切られた１つひとつの領域４５からなる。すなわち、本例のコンデンサＣは、それぞれの領域４５に対応した複数のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…から構築される。
【００３２】
また、電源側コイル３には、電源側コイル３を絶縁部４１によって切り分けることによって形成される単位コイル部４３（４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…）が複数設けられている。本例の複数の単位コイル部４３は、電源側コイル３の軸Ｌａ方向に沿って並び配置されている。
【００３３】
図７に、回転コネクタ１の等価回路を図示する。同図に示されるように、電源側コイル３が複数巻きになっていることが分かる。すなわち、１次側のコイルとなる単位コイル部４３が複数存在することになる。但し、それぞれのコンデンサＣにおいて隙間２８の大きさは同じであっても断面積が小さくなってしまうので、１つあたりの容量が低下する。また、回路全体で見た場合、コンデンサＣが直列接続になるので、合成容量も低下する。
【００３４】
本実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の（１）〜（５）に加え、以下の効果を得ることができる。
（７）電源側コイル３には、電源側コイル３の軸Ｌａ方向において重ならないように、電源側コイル３の軸Ｌａ回りに複数周回する形状で絶縁部４１が形成されている。これにより、電源側コイル３には、絶縁部４１によって切り分けられてなる複数の単位コイル部４３が形成される。よって、電源側コイル３を複数巻きとすることができる。
【００３５】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・各実施形態において、コア２３は、環状以外の他の形状に変更可能である。
・各実施形態において、回動部１０は、ステアリングシャフト２に限定されず、他の部材に変更可能である。
【００３６】
・各実施形態において、隙間２８は、電源側コイル３のどの場所に設けられてもよい。
・各実施形態において、隙間２８は、全周に亘って形成されることに限らず、部分的であってもよい。
【００３７】
・各実施形態において、隙間２８には、変位電流が流れなくてもよい。
・各実施形態において、電源側コイル３及び負荷側コイル４は、他の形状に適宜変更してもよい。
【００３８】
・各実施形態において、回転コネクタ１の電気回路は、負荷５に電力を伝達するためのものに限らず、例えば通信用のデータを伝送するものでもよい。
・各実施形態において、回転コネクタ１は、ステアリングロールコネクタ以外の他の部材に変更してもよい。
【００３９】
・各実施形態において、回転コネクタ１は、車載用に限らず、他の装置や機器に適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…回転コネクタ、２…回動部の一例であるステアリングシャフト、３…電源側コイル、４…負荷側コイル、５…負荷、６…電源、１０…回動部、１１…第１導体部、１２…第２導体部、１３…コイル収納部、２３…コア、２４…孔部、２８…隙間、４１…絶縁部、４３…単位コイル部、Ｌａ…電源側コイルの軸。
【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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【図７】
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