特開 2024-113711 ロータリコネクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024113711

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】ロータリコネクタ

(51)【国際特許分類】

   H01R 39/00 20060101AFI20240816BHJP

   H01R 39/28 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

H01R39/00 G

H01R39/28

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023018818

(22)【出願日】2023-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】511040388

【氏名又は名称】株式会社ヒサワ技研

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100204467

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 好文

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(74)【代理人】

【識別番号】100206911

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 岳彦

(72)【発明者】

【氏名】古川 泰成

(72)【発明者】

【氏名】江藤 隼太

(72)【発明者】

【氏名】早田 葵

(72)【発明者】

【氏名】沢田 博史

(57)【要約】

【課題】回転スペーサと外周電極または内周電極との相対移動が良好なロータリコネクタを提供する。
【解決手段】環状の外周電極３０と、外周電極３０に挿通され外周電極３０と相対回動可能に配置された内周電極２と、外周電極３０と内周電極２の間において周方向に複数配置され外周電極３０と内周電極２に接触するローラ集電子４と、各ローラ集電子４間に配置される回転スペーサ５と、回転スペーサ５を軸方向両側で支持する一対のガイドプレート３１，３２と、を備えたロータリコネクタ１であって、回転スペーサ５の公転軌道と、ローラ集電子４の公転軌道とが異なる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状の外周電極と、前記外周電極に挿通され該外周電極と相対回動可能に配置された内周電極と、前記外周電極と前記内周電極の間において周方向に複数配置され前記外周電極と前記内周電極に接触するローラ集電子と、各前記ローラ集電子間に配置される回転スペーサと、前記回転スペーサを軸方向両側で支持する一対のガイドプレートと、を備えたロータリコネクタであって、
前記回転スペーサの公転軌道と、前記ローラ集電子の公転軌道とが異なるロータリコネクタ。

【請求項2】

一対の前記ガイドプレートのうち少なくとも一方には、径方向の規制壁が設けられ、
前記規制壁は、径方向で前記内周電極より外径側、又は径方向で前記外周電極より内径側に配置されており、
前記回転スペーサは、前記規制壁と当接する第１当接部と、前記第１当接部とは軸方向で異なる位置にあり前記ローラ集電子に当接する第２当接部と、を有している請求項１に記載のロータリコネクタ。

【請求項3】

前記回転スペーサは、周方向で隣の前記ローラ集電子のうち一方と当接し、周方向で逆側の前記ローラ集電子との間には隙間がある請求項1に記載のロータリコネクタ。

【請求項4】

前記回転スペーサは、前記ローラ集電子より軸方向で長い請求項１に記載のロータリコネクタ。

【請求項5】

前記回転スペーサと前記ローラ集電子は、軸方向に延びる周面を有する形状であり、互いの周面が軸方向に接触している請求項１ないし４のいずれかに記載のロータリコネクタ。

【請求項6】

前記回転スペーサの端部は縁部が面取りされている請求項１に記載のロータリコネクタ。

【請求項7】

前記ローラ集電子の端部は縁部が面取りされている請求項１に記載のロータリコネクタ。

【請求項8】

一対の前記ガイドプレートのうち少なくとも一方には、径方向の規制壁が設けられ、
前記回転スペーサにおける前記規制壁と当接する当接部は、前記ローラ集電子に当接する当接部よりも大径である請求項１に記載のロータリコネクタ。

【請求項9】

一対の前記ガイドプレートのうち少なくとも一方には、径方向の規制壁が設けられ、
前記回転スペーサの周面は、前記規制壁とは径方向で反対側における前記ローラ集電子との２つの接触部間の周方向長さが、前記回転スペーサの周方向長さの１／２未満となっている請求項１に記載のロータリコネクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロータリコネクタ、例えば回動機構における回動側要素と静止側要素とを電気的に接続するためのロータリコネクタに関する。

【背景技術】

【0002】

様々な産業分野で、回動機構における回動側要素と静止側要素とを電気的に接続するために利用されているロータリコネクタは、回動側要素に連結される導電性を有する内周電極と、静止側要素に電気的に接続される導電性を有する外周電極との間に配置されている集電要素を通じて、これら内周電極および外周電極を電気的に接続することが可能となっている。

【0003】

このようなロータリコネクタは、集電要素として、水銀、ガリウム合金等の液体金属が充填されているものと、通電性を有する複数のローラ集電子が配置されているものと、が知られている。近年では、液漏れによる環境負荷、漏電リスク等の観点から、ローラ集電子が適用されているロータリコネクタが注目されている。

【0004】

例えば、特許文献１に示されるロータリコネクタは、円筒状の外周電極に内周電極が回転可能に挿通されている。外周電極と内周電極との間には、半径方向に弾性変形可能な円筒状の導電性リングが等配されており、各導電性リング間には、円柱状のリテーナスペーサが配置されている。内周電極と外周電極とが相対回転すると、これに伴い、各導電性リングは、自転しながら内周電極を軸に公転する遊星運動を行いつつ、内周電極と外周電極とを電気的に接続することができる。また、各リテーナスペーサは、各導電性リングの遊星運動に追従して遊星運動を行い、各導電性リングの周方向の間隔を保つように機能している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２００８／１２８７５号公報（第６頁、第２図）

【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、特許文献１のロータリコネクタにあっては、導電性リングとリテーナスペーサは同径を成しかつ同じ公転軌道上に配置されており、外周電極と内周電極との相対回転時に、導電性リングの自転運動によりリテーナスペーサが外周電極側または内周電極側に押し出されるようになる。そのため、リテーナスペーサと外周電極または内周電極との摩擦が過剰に大きくなるといった問題があった。

【0007】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、回転スペーサと外周電極または内周電極との相対移動が良好なロータリ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】

前記課題を解決するために、本発明のロータリコネクタは、
環状の外周電極と、前記外周電極に挿通され該外周電極と相対回動可能に配置された内周電極と、前記外周電極と前記内周電極の間において周方向に複数配置され前記外周電極と前記内周電極に接触するローラ集電子と、各前記ローラ集電子間に配置される回転スペーサと、前記回転スペーサを軸方向両側で支持する一対のガイドプレートと、を備えたロータリコネクタであって、
前記回転スペーサの公転軌道と、前記ローラ集電子の公転軌道とが異なる。
これによれば、ローラ集電子の弾性に抗して回転スペーサの径方向他方側への移動が許容されているので、回転スペーサと外周電極または内周電極との相対移動を円滑にできる。

【0009】

一対の前記ガイドプレートのうち少なくとも一方には、径方向の規制壁が設けられ、
前記規制壁は、径方向で前記内周電極より外径側、又は径方向で前記外周電極より内径側に配置されており、
前記回転スペーサは、前記規制壁と当接する第１当接部と、前記第１当接部とは軸方向で異なる位置にあり前記ローラ集電子に当接する第２当接部と、を有していてもよい。
これによれば、ローラ集電子に当接する当接部を外周電極または内周電極に当てないように回転スペーサを配置できる。

【0010】

前記回転スペーサは、周方向で隣の前記ローラ集電子のうち一方と当接し、周方向で逆側の前記ローラ集電子との間には隙間があってもよい。
これによれば、回転スペーサとローラ集電子との過剰な摩耗を抑えることができる。

【0011】

前記回転スペーサは、前記ローラ集電子より軸方向で長くてもよい。
これによれば、ローラ集電子の配置を安定させることができる。

【0012】

前記回転スペーサと前記ローラ集電子は、軸方向に延びる周面を有する形状であり、互いの周面が軸方向に接触していてもよい。
これによれば、回転スペーサとローラ集電子は互いの周面が軸方向で接触することから、ローラ集電子の配置をより安定させることができる。

【0013】

前記回転スペーサの端部は縁部が面取りされていてもよい。
これによれば、回転スペーサの遊星運動中に、回転スペーサの縁部が破損することを抑制できる。

【0014】

前記ローラ集電子の端部は縁部が面取りされていてもよい。
これによれば、ローラ集電子と回転スペーサとの相対的な傾きが生じてもローラ集電子の縁部が回転スペーサに接触して破損することが抑制される。

【0015】

一対の前記ガイドプレートのうち少なくとも一方には、径方向の規制壁が設けられ、
前記回転スペーサにおける前記規制壁と当接する当接部は、前記ローラ集電子に当接する当接部よりも大径であってもよい。
これによれば、回転スペーサにおけるローラ集電子に当接する当接部を外周電極または内周電極から簡便に離すことができる。

【0016】

一対の前記ガイドプレートのうち少なくとも一方には、径方向の規制壁が設けられ、
前記回転スペーサの周面は、前記規制壁とは径方向で反対側における前記ローラ集電子との２つの接触部間の周方向長さが、前記回転スペーサの周方向長さの１／２未満となっていてもよい。
これによれば、回転スペーサが規制壁とは反対側に飛び出しにくくなっている。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施例１におけるロータリコネクタを示す断面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図２の状態から内周電極と外周電極が相対回転した状態を示す径方向断面図である。

【図4】本発明の実施例２における回転スペーサを示す軸方向断面拡大図である。

【図5】本発明の実施例３におけるロータリコネクタを示す径方向断面図である。

【図6】本発明の実施例４におけるロータリコネクタを示す径方向断面図である。

【図7】本発明の実施例５におけるロータリコネクタを示す径方向断面図である。

【図8】（ａ）は本発明の実施例６における回転スペーサを示す概略図、（ｂ）～（ｆ）はその変形例を示す概略図である。

【図9】（ａ）は本発明の実施例７におけるローラ集電子を示す概略図、（ｂ）～（ｄ）はその変形例を示す概略図である。

【図10】（ａ）は本発明の実施例８におけるローラ集電子を示す概略図、（ｂ）はその変形例を示す概略図である。

【図11】（ａ）は本発明の実施例９における回転スペーサを示す軸方向断面拡大図、（ｂ）は同じく径方向断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明に係るロータリコネクタを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

【実施例0019】

実施例１に係るロータリコネクタにつき、図１から図３を参照して説明する。以下、図１の正面から見て上下をロータリコネクタの上下として説明する。

【0020】

本実施例のロータリコネクタ１は縦置きであり、例えば回動機構における回動箇所に用いられる。ロータリコネクタ１は、外部電源から供給される電気を、回動機構における回動軸に通電するものである。

【0021】

図１に示されるように、ロータリコネクタ１は、回動側要素としての内周電極２と、静止側要素３と、ローラ集電子４と、回転スペーサ５と、から主に構成されている。

【0022】

内周電極２は、回動機構における図示しない回動軸に連結されている。内周電極２は、回動軸に従動することで静止側要素３に対して相対回動可能に設けられている。なお、内周電極２は中空であっても良い。

【0023】

ローラ集電子４は、内周電極２の回動に伴って、内周電極２および静止側要素３の外周電極３０と電気的に接触しながら、内周電極２の周りを遊星運動可能に設けられている。

【0024】

また、静止側要素３は、図示しない外部電源に連結可能となっている。

【0025】

内周電極２は、金属等から形成されており導電性を有している。内周電極２の外周面における上下中央部には、内径側に凹む環状凹部２ａが形成されている。なお、この環状凹部２ａの軸方向の壁面と底面とのなす傾斜角度は０度を越え９０度未満であることが好ましい。この角度は一般的には加工コストの面から設定すればよく、例えば旋盤での加工を想定すればバイトの刃先角度に合わせて３０度から６０度程度の範囲で自由に設定すればよい。通常では、ローラ集電子４が受ける重力は弾性変形時のバネ力に比べて十分小さいため３０度程度の傾斜があれば問題ない。なお、実施例での環状凹部２ａは、内周電極の外周面に形成されているが、外周電極の内周面に形成されてもよく、両方に形成されていてもよい。また、環状凹部に代えて内周電極と外周電極とに環状段部を軸方向に対向するようにそれぞれ設け、これら環状段部の間にローラ集電子を介在するように配置することで、ローラ集電子を軸方向に保持してもよい。

【0026】

また、内周電極２の外周面には、導電性の高い例えば銀等によるメッキが施されている。なお、メッキは薄く図面が煩雑となるため、図示は省略している。以下の説明のメッキについても同様である。

【0027】

次に、静止側要素３について説明する。静止側要素３は、外周電極３０と、下方側ガイドプレート３１と、上方側ガイドプレート３２と、下方側軸受３３と、上方側軸受３４と、ハウジング３５と、カバー３６と、から主に構成されている。

【0028】

外周電極３０は、導電性の高い材料により円筒状に形成されている。外周電極３０の内周面には、導電性の高い例えば銀等によるメッキが施されている。

【0029】

下方側ガイドプレート３１は上方に開口する凹部３１ａを中央に有し、外周電極３０の下部に配置されている。下方側ガイドプレート３１の凹部３１ａは、外周電極３０の貫通孔３０ａと上下に連通している。また、下方側ガイドプレート３１の凹部３１ａには、下方側軸受３３が内嵌されている。

【0030】

下方側ガイドプレート３１の凹部３１ａの上方側縁部には、上方に開口する凹み部３１ｄが形成されている。この凹み部３１ｄの規制壁としての周面３１ｅは、外周電極３０の貫通孔３０ａよりも内径側に配置されている。

【0031】

上方側ガイドプレート３２は、筒状をなしている。上方側ガイドプレート３２の貫通孔３２ａには、上方側軸受３４が内嵌されている。

【0032】

貫通孔３２ａは、外周電極３０の貫通孔３０ａよりも小径となっている。貫通孔３２ａの周囲には、下方に開口する凹み部３２ｄが形成されている。この凹み部３２ｄの規制壁としての周面３２ｅは、外周電極３０の貫通孔３０ａよりも内径側に配置されている。

【0033】

ハウジング３５は、断面下向きＵ字状に形成されている。また、カバー３６は、薄板状に形成されている。

【0034】

ハウジング３５には、上方側ガイドプレート３２と下方側ガイドプレート３１と上方側ガイドプレート３２とが内嵌され、ハウジング３５おける筒状部の下端には、カバー３６がボルトにより固定されている。

【0035】

次に、ローラ集電子４について説明する。図１，図２に示されるように、ローラ集電子４は、金属等により形成され、導電性が高く、弾性変形可能であり、円筒状に形成されている。また、その外周面には、導電性の高い例えば銀等によるメッキが施されている。

【0036】

ローラ集電子４は、内周電極２と外周電極３０との間に径方向に圧縮された状態で配置されている。これにより、ローラ集電子４は、内周電極２と外周電極３０とに接触した状態が維持される。

【0037】

また、ローラ集電子４の内周電極２側の部位は、内周電極２の環状凹部２ａに嵌合されている。これにより、ローラ集電子４の上下方向の移動が規制されている。

【0038】

尚、本実施例では、ローラ集電子４は、周方向に７つ等配されている。尚、ローラ集電子４の数量は２つ以上であれば自由に変更できる。

【0039】

次に、回転スペーサ５について説明する。回転スペーサ５は、絶縁性の樹脂により構成されている。回転スペーサ５は、上下方向に長い円柱状を成している。回転スペーサ５は、ローラ集電子４よりも軸方向に長い。回転スペーサ５は、ローラ集電子４よりも小径を成している。

【0040】

この回転スペーサ５は、その中心軸Ａ１がローラ集電子４の中心軸Ａ２よりも外径側に配置されている。

【0041】

回転スペーサ５の下端部５ａおよび上端部５ｂは、その中心軸Ａ１よりも外径側の位置で下方側ガイドプレート３１の周面３１ｅおよび上方側ガイドプレート３２の周面３２ｅに接触している。すなわち、回転スペーサ５は、下方側ガイドプレート３１の周面３１ｅおよび上方側ガイドプレート３２の周面３２ｅに接触配置されることにより外周電極３０の内周面３０ｂから内径側に離間して配置される。

【0042】

言い換えれば、回転スペーサ５の下端部５ａおよび上端部５ｂは、下方側ガイドプレート３１の周面３１ｅおよび上方側ガイドプレート３２の周面３２ｅに当接する第１当接部として機能している。

【0043】

また、回転スペーサ５の下端面５ｃおよび上端面５ｄは、凹み部３１ｄの底面３１ｆおよび凹み部３２ｄの底面３２ｆに接触している。尚、回転スペーサ５の上端面５ｄは、凹み部３２ｄの底面３２ｆに接触していなくても構わない。

【0044】

また、回転スペーサ５の軸方向中央部５ｅは、その中心軸Ａ１よりも内径側の位置で隣り合うローラ集電子４，４のうち一方のローラ集電子４に接触し、他方のローラ集電子４から離間している。

【0045】

尚、図２では、説明の便宜上、全ての回転スペーサ５が一方のローラ集電子４に接触し、他方のローラ集電子４から離間する形態を例示したが、実際には回転スペーサ５とローラ集電子４との隙間により、隣り合うローラ集電子４同士が周方向に近接または離間できるようになっているため、一部の回転スペーサ５は一方のローラ集電子４にのみ接触し、他方のローラ集電子４から離間するとともに、その他一部の回転スペーサ５は両側のローラ集電子４に接触するということもある。

【0046】

これら回転スペーサ５とローラ集電子４とは、軸方向に接触している。言い換えれば、回転スペーサ５の軸方向中央部５ｅは、ローラ集電子４に当接する第２当接部として機能している。

【0047】

このように回転スペーサ５は、下方側ガイドプレート３１の周面３１ｅおよび上方側ガイドプレート３２の周面３２ｅと、隣り合うローラ集電子４，４のうち少なくとも一方のローラ集電子４と、に接触している。

【0048】

両側のローラ集電子４，４に接触する回転スペーサ５の周面において、該回転スペーサ５とローラ集電子４，４との２つの接触部間の内径側の長さは、半周未満となっている。これにより、回転スペーサ５が内周電極２側に飛び出しにくくなっている。また、回転スペーサ５は、下方側ガイドプレート３１の周面３１ｅおよび上方側ガイドプレート３２の周面３２ｅにより外周電極３０側への飛び出しが規制されている。

【0049】

次に、内周電極２の回転時におけるローラ集電子４と回転スペーサ５との遊星運動について説明する。図３に示されるように、回動機構における回動軸が回転すると、それに伴って内周電極２も回転する。各ローラ集電子４は、内周電極２の回転を受けて該内周電極２の回転方向とは逆方向に自転しながら内周電極２の回転方向に公転する（黒太矢印参照）。

【0050】

また、各回転スペーサ５は、各ローラ集電子４の自転を受けて該ローラ集電子４の自転方向とは逆方向に自転しながらローラ集電子４の公転方向と同一方向に公転する（白太矢印参照）。

【0051】

内周電極２の回転時において、各ローラ集電子４に微小な回転差が生じることで、隣り合うローラ集電子４同士が周方向に離間、または近接する方向に力が作用することがあるが、回転スペーサ５により隣り合うローラ集電子４同士の周方向の間隔が維持されるようになっている。これにより、各ローラ集電子４を介した内周電極２と外周電極３０との間の通電が安定する。

【0052】

また、回転スペーサ５には、各ローラ集電子４に回転差が生じた際に、外径側または内径側に押し出されるように力が作用することがある。本実施例の回転スペーサ５は、下方側ガイドプレート３１の周面３１ｅおよび上方側ガイドプレート３２の周面３２ｅと周方向で隣り合うローラ集電子４，４との間に位置している。すなわち、回転スペーサ５とローラ集電子４との公転軌道が異なっており、回転スペーサ５はローラ集電子４の弾性力に抗して内径方向への移動が許容されているため、回転スペーサ５と、外径側の下方側ガイドプレート３１の周面３１ｅおよび上方側ガイドプレート３２の周面３２ｅとの過剰な摩耗が回避され、回転スペーサ５の遊星運動が円滑となる。

【0053】

また、回転スペーサ５は、下方側ガイドプレート３１の周面３１ｅおよび上方側ガイドプレート３２の周面３２ｅに当接する下端部５ａおよび上端部５ｂと、ローラ集電子４に当接する回転スペーサ５の軸方向中央部５ｅと、を備えているため、回転スペーサ５の軸方向中央部５ｅを外周電極３０に当てずに配置することができる。これにより、外周電極３０が損傷しにくくなっている。また、回転スペーサ５と下方側ガイドプレート３１、上方側ガイドプレート３２とを摩耗損傷しにくい組み合わせの材質で構成できる。

【0054】

また、下方側ガイドプレート３１の周面３１ｅおよび上方側ガイドプレート３２の周面３２ｅは、外周電極３０よりも内径側に配置されているため、円柱状の簡素な構造の回転スペーサ５を用いて外周電極３０に当てずに配置できる。

【0055】

また、下方側ガイドプレート３１の周面３１ｅおよび上方側ガイドプレート３２の周面３２ｅは、回転スペーサ５の外径側に配置されている。これによれば、回転スペーサ５の径を大きく確保できるので、回転スペーサ５とローラ集電子４との回転差を出来るだけ小さくできる。

【0056】

また、回転スペーサ５と一方のローラ集電子４は、互いの周面が軸方向に接触しているため、ローラ集電子４の傾きを抑えることができ、ローラ集電子４の配置を安定させることができる。すなわち、ローラ集電子４を介した内周電極２と外周電極３０との良好な通電性を維持できる。

【0057】

また、回転スペーサ５と他方のローラ集電子４との間に周方向の隙間があるため、隣り合うローラ集電子４間の回転速度差や回転方向の負荷が回転スペーサ５に伝わることを軽減でき、回転スペーサ５とローラ集電子４との過剰な摩耗を抑えることができる。

【0058】

また、回転スペーサ５の中心軸Ａ１とローラ集電子４の中心軸Ａ２が径方向にずれて配置されているため、ローラ集電子４の公転方向に力が作用しにくく、ローラ集電子４の過度な変形を抑えてローラ集電子４の間隔を保つことができる。

【0059】

また、回転スペーサ５とローラ集電子４とが周方向に交互に配置されているため、ローラ集電子４の遊星運動を回転スペーサ５に効率よく伝達できる。

【0060】

尚、本実施例では、下方側ガイドプレート３１の周面３１ｅおよび上方側ガイドプレート３２の周面３２ｅにより回転スペーサ５の遊星運動がガイドされる形態を例示したが、少なくとも下方だけに規制壁が形成されていればよい。

【実施例0061】

次に、実施例２に係るロータリコネクタにつき、図４を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0062】

図４に示されるように、本実施例の回転スペーサ２５は、３つの分割体２５ａ，２５ｂ，２５ｃにより構成されている。

【0063】

これら分割体２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、互いに固定されていてもよいし、上下に延びる軸に対して軸回りに各自相対回転可能に取付けられていてもよい。