特許 6985963 回転コネクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6985963

(24)【登録日】2021年11月30日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】回転コネクタ

(51)【国際特許分類】

   H01R 35/04 20060101AFI20211213BHJP

   B60R 16/027 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H01R35/04 F

   B60R16/027 S

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2018-53160(P2018-53160)

(22)【出願日】2018年3月20日

(65)【公開番号】特開2019-164954(P2019-164954A)

(43)【公開日】2019年9月26日

【審査請求日】2020年11月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】半澤 寛

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 友和

【審査官】 藤島 孝太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−３２８０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−００２５８５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０４−１１２４８８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｒ ３５／０４

Ｂ６０Ｒ １６／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外筒部を有するステータと、
前記ステータに対して相対的な回転が可能に配置され、内筒部を有するロータと、
前記外筒部と前記内筒部との間の環状空間内に収納され、一端が前記ステータに接続され、他端が前記ロータに接続された可撓性ケーブルと、
前記環状空間内に収容され、前記環状空間の周方向に沿って複数のガイドローラを保持するローラホルダと、
を備え、
前記可撓性ケーブルは、前記ガイドローラの１つの周囲に設けられた反転部を介して前記外筒部及び前記内筒部のそれぞれに巻回され、
前記ローラホルダは、
前記可撓性ケーブルを前記外筒部に向けて弾性力をもって押圧する外側ガイド部材と、
前記可撓性ケーブルを前記内筒部に向けて弾性力をもって押圧する内側ガイド部材と、
を有する可動ガイド機構を備え、
前記可動ガイド機構は、前記外側ガイド部材及び前記内側ガイド部材を保持する保持レバーを有し、
前記保持レバーは、前記ロータの第１の回転軸と平行な第２の回転軸を前記外側ガイド部材と前記内側ガイド部材との間に備え、前記第２の回転軸周りの回転方向に付勢される
ことを特徴とする回転コネクタ。

【請求項2】

前記可動ガイド機構は、前記複数のガイドローラのうち、前記反転部が設けられた前記ガイドローラと当該ガイドローラに前記反転部とは反対側で隣接するガイドローラとの間に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転コネクタ。

【請求項3】

前記ローラホルダは、複数の前記可動ガイド機構を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転コネクタ。

【請求項4】

前記保持レバーは、トーションバネによって付勢されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転コネクタ。

【請求項5】

前記外側ガイド部材は、前記保持レバーの一端に回転可能に保持された外側補助ローラを有し、
前記内側ガイド部材は、前記保持レバーの他端に回転可能に保持された内側補助ローラを有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転コネクタ。

【請求項6】

前記外側補助ローラ及び前記内側補助ローラの回転軸は前記第１の回転軸と平行である
ことを特徴とする請求項５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、回転コネクタに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車のステアリングコラムでは、ステータ（固定部）とロータ（回転部）との間で、エアバッグを動作させる電力を供給し、またホーンスイッチや各種制御スイッチからの切換え信号を伝達する必要があり、そのために、回転コネクタが使用されている。

【0003】

ステータとロータとを回転可能に同軸配置し、これらステータを構成する外筒体とロータを構成する内筒体との間に画成される収納空間内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・インフレータ等の電気的接続手段として使用されている。

【0004】

従来の回転コネクタでは、特許文献１及び２に記載されているように、ガイドローラを保持するローラホルダが収納空間内に設けられ、フラットケーブルはＵ字状に湾曲されてガイドローラに掛けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平４−３２７４７０号公報

【特許文献2】特開平９−２７４９８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の回転コネクタが小さな異音を発生することがある。この異音は、現在普及している自動車のエンジンやタイヤが発する音と比較して小さいが、自動車の静音化が進められたときに、回転コネクタが発する音が相対的に大きくなるおそれがある。

【0007】

本発明は、自動車の静音化に寄与することができる回転コネクタを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

回転コネクタの一態様は、外筒部を有するステータと、前記ステータに対して相対的な回転が可能に配置され、内筒部を有するロータと、前記外筒部と前記内筒部との間の環状空間内に収納され、一端が前記ステータに接続され、他端が前記ロータに接続された可撓性ケーブルと、前記環状空間内に収容され、前記環状空間の周方向に沿って複数のガイドローラを保持するローラホルダと、を備え、前記可撓性ケーブルは、前記ガイドローラの１つの周囲に設けられた反転部を介して前記外筒部及び前記内筒部のそれぞれに巻回され、前記ローラホルダは、前記可撓性ケーブルを前記外筒部に向けて弾性力をもって押圧する外側ガイド部材と、前記可撓性ケーブルを前記内筒部に向けて弾性力をもって押圧する内側ガイド部材と、を有する可動ガイド機構を備え、前記可動ガイド機構は、前記外側ガイド部材及び前記内側ガイド部材を保持する保持レバーを有し、前記保持レバーは、前記ロータの第１の回転軸と平行な第２の回転軸を前記外側ガイド部材と前記内側ガイド部材との間に備え、前記第２の回転軸周りの回転方向に付勢されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、自動車の静音化に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】巻き癖が生じていないフラットケーブルの動作を示す模式図（その１）である。

【図1B】巻き癖が生じていないフラットケーブルの動作を示す模式図（その２）である。

【図1C】巻き癖が生じていないフラットケーブルの動作を示す模式図（その３）である。

【図2A】巻き癖が生じたフラットケーブルの動作を示す模式図（その１）である。

【図2B】巻き癖が生じたフラットケーブルの動作を示す模式図（その２）である。

【図3】本開示の実施形態に係る回転コネクタを示す外観斜視図である。

【図4】回転コネクタに含まれるフラットケーブル及びローラホルダを示す模式図である。

【図5】ローラホルダを示す斜視図である。

【図6】保持レバーの裏側を示す斜視図である。

【図7】支柱を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明者らは、回転コネクタが異音を発する機構を明らかにすべく、ハイスピードカメラを用いて回転コネクタの挙動を観察したところ、フラットケーブルが潤滑に移動しないことがあり、そのような場合に音が発生していることが明らかになった。また、本発明者らは、潤滑に移動しない原因を解明すべく更に鋭意検討を行った。この結果、回転コネクタの輸送中などにフラットケーブルがローラに巻き付けられた状態で高温下に保持されると、フラットケーブルを構成するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の軟化及び硬化が生じて、巻き癖が発生していることが明らかになった。

【0012】

ここで、フラットケーブルの巻き癖について説明する。図１Ａ〜図１Ｃは、巻き癖が生じていないフラットケーブルの動作を示す模式図であり、図２Ａ〜図２Ｂは、巻き癖が生じたフラットケーブルの動作を示す模式図である。

【0013】

図１Ａに示すように、回転コネクタにおいては、ロータの内筒部９０１とステータの外筒部９０２との間に環状の空間が形成され、この空間内にフラットケーブル９０３が収納される。フラットケーブル９０３の一端はステータに接続され、他端はロータに接続される。上記の環状空間内には、環状空間の周方向に沿って複数のガイドローラ９１１、９１２、９１３、９１４、９１５及び９１６を保持するローラホルダ９１０も収容されている。ガイドローラ９１１〜９１６は、この順で円環状に配置されている。フラットケーブル９０３はＵ字状に湾曲され、ガイドローラ９１２側からガイドローラ９１１に掛けられている。ガイドローラ９１１のガイドローラ９１６側、すなわちガイドローラ９１２とは反対側に反転部９２１が設けられ、フラットケーブル９０３は、反転部９２１を介して内筒部９０１及び外筒部９０２のそれぞれに巻回されている。

【0014】

このような回転コネクタでは、内筒部９０１を備えたロータが外筒部９０２を備えたステータに対して相対的に回転する。例えば、ロータが反時計回り（counterclockwise：ＣＣＷ）方向に回転すると、図１Ｂに示すように、ロータからフラットケーブル９０３が巻き解かれ、フラットケーブル９０３が反転部９２１をＣＣＷ方向に押す。この結果、ローラホルダ９１０もＣＣＷ方向に回転し、フラットケーブル９０３は外筒部９０２に沿ってステータに巻き付けられていく。

【0015】

また、ロータが時計回り（clockwise：ＣＷ）方向に観点すると、図１Ｃに示すように、ロータがフラットケーブル９０３を内筒部９０１に沿って巻き取り、フラットケーブル９０３がガイドローラ９１１をＣＷ方向に引っ張る。この結果、ローラホルダ９１０もＣＷ方向に回転し、フラットケーブル９０３がステータから巻き解かれていく。

【0016】

図１Ａ〜図１Ｃでは、フラットケーブル９０３を線状に図示しているが、フラットケーブル９０３も厚さを有しており、ガイドローラ９１１〜９１６と内筒部９０１、外筒部９０２との間には、フラットケーブル９０３を収容するための隙間が設けられている。例えば、内筒部９０１側には４枚程度のフラットケーブル９０３を収容できる隙間があり、外筒部９０２側には２枚程度のフラットケーブル９０３を収容できる隙間がある。

【0017】

回転コネクタ中では、このようなフラットケーブル９０３の巻き取り及び巻き解きが行われる。フラットケーブル９０３は可撓性を有しているため、フラットケーブル９０３は撓みながら、滑らかに巻き取られたり、巻き解かれたりする。

【0018】

ところが、回転コネクタの輸送中などにフラットケーブル９０３がＵ字状に湾曲されてガイドローラ９１１に掛けられた状態で高温下に保持されると、フラットケーブル９０３に巻き癖が生じることがある。これは、フラットケーブル９０３を構成するＰＥＴが高温下で軟化し、その後に室温程度まで冷やされて硬化したときに、高温下での形状を保持するためである。このような巻き癖は、例えば図１Ａに示す状態で発生する。

【0019】

そして、巻き癖が発生した状態でロータがＣＣＷ方向に回転すると、図２Ａに示すように、ロータからフラットケーブル９０３が巻き解かれ、フラットケーブル９０３が反転部９２１をＣＣＷ方向に押す。この結果、ローラホルダ９１０もＣＣＷ方向に回転し、フラットケーブル９０３はステータに巻き付けられていく。このとき、フラットケーブル９０３に巻き癖が発生していると、その部分の可撓性が低いため、フラットケーブル９０３は外筒部９０２に沿って撓むことができない。このため、図２Ａに示すように、フラットケーブル９０３に、巻き癖が発生した部分からガイドローラ９１２にかけて外筒部９０２から離間した部分９０３ａが生じる。この際に、部分９０３ａが振動して異音が発生することがある。また、ロータの回転を続けると、部分９０３ａがフラットケーブル９０３の外筒部９０２に巻き付けられている部分に衝突して異音が発生することもある。巻き癖の程度によっては、ガイドローラ９１１とガイドローラ９１２との間の部分９０３ａだけでなく、ガイドローラ９１２とガイドローラ９１３との間に、外筒部９０２から離間した部分９０３ｂが生じ、部分９０３ｂに起因した異音が発生することもある。

【0020】

また、ロータがＣＷ方向に観点すると、図２Ｂに示すように、ロータがフラットケーブル９０３を巻き取り、フラットケーブル９０３がガイドローラ９１１をＣＷ方向に引っ張る。この結果、ローラホルダ９１０もＣＷ方向に回転し、フラットケーブル９０３がステータから巻き解かれていく。このとき、フラットケーブル９０３に巻き癖が発生していると、その部分の可撓性が低いため、フラットケーブル９０３は内筒部９０１に沿って撓むことができない。このため、図２Ｂに示すように、フラットケーブル９０３に、巻き癖が発生した部分からガイドローラ９１２にかけて内筒部９０１から離間した部分９０３ｃが生じる。この際に、部分９０３ｃが振動して異音が発生することがある。また、ロータの回転を続けると、部分９０３ｃがフラットケーブル９０３の内筒部９０１に巻き付けられている部分に衝突して異音が発生することもある。巻き癖の程度によっては、内筒部９０１側だけでなく、外筒部９０２から離間した部分９０３ｄが生じ、部分９０３ｄに起因した異音が発生することもある。

【0021】

本発明者らは、このような知見に基づいて下記の実施形態に想到した。

【0022】

以下、添付の図面を参照しながら本開示の実施形態について詳細に説明する。図３は、本開示の実施形態に係る回転コネクタを示す外観斜視図である。

【0023】

図３には、本開示の実施形態に係る回転コネクタ１の回転軸Ｉが示されると共に、回転軸Ｉ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Ｉを基準とする。具体的には、軸方向とは、回転軸Ｉの方向を指す。径方向内側とは、回転軸Ｉに近い側を指し、径方向外側とは、回転軸Ｉに遠い側を指す。また、周方向とは、回転軸Ｉまわりの周方向を指す。また、フレキシブルプリント配線（Flexible Printed Circuits：ＦＰＣ）基板を以下では単にＦＰＣと記載する。

【0024】

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の接続装置である。

【0025】

図３に示すように、回転コネクタ１は、ロータ２００及びステータ３００を含む。

【0026】

ロータ２００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２００は、径方向内側に内筒部２０１を画成する円環状の部材である。ロータ２００は、例えば樹脂材料により形成される。ロータ２００の内筒部２０１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２００は、ステータ３００に対し、回転軸Ｉ（第１の回転軸の一例）を回転中心として相対的に回転可能に支持される。

【0027】

ステータ３００は、車両に固定される。ステータ３００は、ステアリングコラムに取り付けられる。ステータ３００には、ロータ２００が回転自在に組み付けられる。ステータ３００は、径方向外側に外筒部３０１を画成する円環状の部材である。

【0028】

図４は、回転コネクタ１に含まれるフラットケーブル及びローラホルダを示す模式図であり、図５は、ローラホルダを示す斜視図である。

【0029】

図４に示すように、回転コネクタ１においては、ロータ２００の内筒部２０１とステータ３００の外筒部３０１との間に環状の空間が形成され、この空間内にフラットケーブル６０１が収納される。フラットケーブル６０１の一端はステータ３００に接続され、他端はロータ２００に接続される。上記の環状空間内には、環状空間の周方向に沿って複数のガイドローラ４０１、４０２、４０３、４０４、４０５及び４０６を保持するローラホルダ４００も収容されている。ガイドローラ４０１〜４０６は、この順で円環状に配置されている。フラットケーブル６０１はＵ字状に湾曲され、ガイドローラ４０２側からガイドローラ４０１に掛けられている。ガイドローラ４０１のガイドローラ４０６側、すなわちガイドローラ４０２とは反対側に反転部４１１が設けられ、フラットケーブル６０１は、反転部４１１を介して内筒部２０１及び外筒部３０１のそれぞれに巻回されている。

【0030】

ローラホルダ４００は、ガイドローラ４０１とガイドローラ４０２との間に可動ガイド機構４２０を有し、ガイドローラ４０３とガイドローラ４０４との間に可動ガイド機構４３０を有する。可動ガイド機構４２０は、ローラホルダ４００から上方に延びる支柱４２８、及び支柱４２８に回転可能に取り付けられた保持レバー４２３を有する。保持レバー４２３の一端に外側補助ローラ４２１（外側ガイド部材の一例）が回転可能に保持されており、保持レバー４２３の他端に内側補助ローラ４２２（内側ガイド部材の一例）が回転可能に保持されている。外側補助ローラ４２１及び内側補助ローラ４２２の回転軸は、ロータ２００の回転軸と平行である。

【0031】

図６は、保持レバー４２３、４３３の裏側を示す斜視図であり、図７は、支柱４２８、４３８を示す斜視図である。

【0032】

保持レバー４２３の一端に開口部４２３ａが形成され、他端に開口部４２３ｂが形成されている。外側補助ローラ４２１は、その内側に係止片４２１ａを有しており、係止片４２１ａが開口部４２３ａ内に挿入されて開口部４２３ａ内で保持レバー４２３に回転可能に係止されている。同様に、内側補助ローラ４２２は、その内側に係止片４２２ａを有しており、係止片４２２ａが開口部４２３ｂ内に挿入されて開口部４２３ｂ内で保持レバー４２３に回転可能に係止されている。保持レバー４２３は開口部４２３ａと開口部４２３ｂとの間に回転中心としての円筒部４２４（第２の回転軸の一例）を有し、支柱４２８は弾性を具備して先端にフック状の形状を有し、支柱４２８の先端が円筒部４２４の先端に回転可能に係止されている。また、保持レバー４２３の裏面に突起４２５が形成されており、この突起４２５にトーションバネ（ねじりコイルバネ）４２９の一端が固定されて、保持レバー４２３は、トーションバネ４２９により保持レバー４２３の円筒部４２４周りの回転方向に付勢されている。支柱４２８はトーションバネ４２９のコイル部分を貫通しており、トーションバネ４２９の他端は、支柱４２８の周囲に設けられた拘束部４２７により、円筒部４２４周りの回転方向に弾性力を有した状態でローラホルダ４００に固定される。

【0033】

可動ガイド機構４３０は、可動ガイド機構４２０と同様に、外側補助ローラ４３１（外側ガイド部材の一例）、内側補助ローラ４３２（内側ガイド部材の一例）、保持レバー４３３、円筒部４３４（第２の回転軸の一例）、突起４３５、拘束部４３７、支柱４３８及びトーションバネ４３９等を有する。

【0034】

可動ガイド機構４２０においては、外側補助ローラ４２１がロータ２００の回転軸Ｉから遠ざかり、内側補助ローラ４２２がロータ２００の回転軸Ｉに近づくように、トーションバネ４２９が支柱４２８を回転中心にして保持レバー４２３を円筒部４２４周りに回転させる。従って、トーションバネ４２９の弾性力をもって、外側補助ローラ４２１がフラットケーブル６０１を外筒部３０１に向けて押圧し、内側補助ローラ４２２がフラットケーブル６０１を内筒部２０１に向けて押圧する。

【0035】

同様に、可動ガイド機構４３０においては、外側補助ローラ４３１がロータ２００の回転軸Ｉから遠ざかり、内側補助ローラ４３２がロータ２００の回転軸Ｉに近づくように、トーションバネが支柱４３８を回転軸にして保持レバー４３３を円筒部４３４周りに回転させる。従って、トーションバネ４３９の弾性力をもって、外側補助ローラ４３１がフラットケーブル６０１を外筒部３０１に向けて押圧し、内側補助ローラ４３２がフラットケーブル６０１を内筒部２０１に向けて押圧する。

【0036】

このように構成された回転コネクタ１においては、ガイドローラ４０１とガイドローラ４０２との間では、可動ガイド機構４２０により、フラットケーブル６０１が外筒部３０１及び内筒部２０１の両方に向けて押圧される。従って、ガイドローラ４０１に掛けられた状態でフラットケーブル６０１に巻き癖が生じていたとしても、フラットケーブル６０１は環状空間内に膨らみにくく、外筒部３０１及び内筒部２０１の近傍に保持される。このため、フラットケーブル６０１の振動に伴う音や、外筒部３０１又は内筒部２０１上でのフラットケーブル６０１同士の衝突に伴う音を抑制することができる。

【0037】

また、外側補助ローラ４２１及び内側補助ローラ４２２が、ロータ２００の回転軸Ｉと平行な回転軸を中心に回転可能であるため、フラットケーブル６０１の外側補助ローラ４２１及び内側補助ローラ４２２への接触に伴う摺動の負荷を低減することができる。このため、より安定してフラットケーブル６０１を外筒部３０１又は内筒部２０１に押圧することができる。

【0038】

更に、一つの保持レバー４２３に外側補助ローラ４２１及び内側補助ローラ４２２が取り付けられているため、簡素な構成でＣＣＷ方向の回転時に生じる異音及びＣＷ方向の回転時に生じる異音の両方を抑制することができる。

【0039】

また、ガイドローラ４０１から離れたガイドローラ４０３とガイドローラ４０４との間に、可動ガイド機構４２０と同様の可動ガイド機構４３０が設けられているため、この領域やその近傍での音の発生も抑制することができる。つまり、可動ガイド機構４２０は巻き癖を解消するものではないため、可動ガイド機構４２０から離間した領域において巻き癖に伴うフラットケーブル６０１の膨らみが生じるおそれがあるが、このような膨らみは可動ガイド機構４３０により抑制され、音の発生も抑制される。

【0040】

可動ガイド機構の数は限定されず、３以上であってもよい。複数の可動ガイド機構が設けられる場合、これらは分散して配置されることが好ましい。可動ガイド機構の作用効果を偏りなく得るためである。また、そのうちの一つは、反転部が設けられたガイドローラと当該ガイドローラに反転部とは反対側で隣接するガイドローラとの間に設けられていることが好ましい。この部分で巻き癖に伴うフラットケーブルの膨らみが最も顕著になりやすいからである。

【0041】

フラットケーブル６０１を外側補助ローラ４２１及び内側補助ローラ４２２で押圧するための弾性力はトーションバネ４２９以外の弾性部材を用いて生じさせてもよい。ただし、トーションバネ４２９は、省スペースで十分な弾性力を発生させることができる点で好ましい。

【0042】

なお、フラットケーブルに代えて、フレキシブルプリント配線（Flexible Printed Circuits：ＦＰＣ）基板が用いられてもよい。フラットケーブル及びＦＰＣ基板は可撓性ケーブルの一例である。

【0043】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形及び置換が適用され得る。また、上述の実施形態を参照して説明された特徴のそれぞれは、技術的に矛盾しない限り、適宜に組み合わされてもよい。

【符号の説明】

【0044】

１ 回転コネクタ
２００ ロータ
２０１ 内筒部
３００ ステータ
３０１ 外筒部
４００ ローラホルダ
４０１〜４０６ ガイドローラ
４１１ 反転部
４２０、４３０ 可動ガイド機構
４２１、４３１ 外側補助ローラ
４２２、４３２ 内側補助ローラ
４２３、４３３ 保持レバー
４２４、４３４ 円筒部
４２５、４３５ 突起
４２７、４３７ 拘束部
４２８、４３８ 支柱
４２９、４３９ トーションバネ
６０１ フラットケーブル

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】