JP5117528B2 - 回転コネクタ装置 - Google Patents

Description

この発明は、ステアリングホイール側と車体側との間を電気的に接続するために用いる回転コネクタ装置に関し、詳しくは、ケーブルを巻き回した状態で収容する収容空間の底面に配置され、該ケーブルを案内するリテーナを備えた回転コネクタ装置に関する。

自動車等の車両に装着される回転コネクタ装置は、相対的に回転可能に同軸上に組み付けられるステータとロテータとで構成されるケーブルハウジングを備えている。

回転コネクタ装置は、ケーブルハウジングのうち、ステータが車体側に固定され、ロテータがステアリングホイール側に組み付けられ、例えば、ホーンモジュール、エアバッグモジュール、電源等、車体側とステアリングホイール側との間の電気的な接続を行っている。

近年では、回転コネクタ装置は、収容空間の底面に配置され、ケーブルをステアリングの軸回りに回転案内するリテーナを備えたものも提案されている。このようなリテーナを備えることにより、収容空間において巻き回した状態のケーブルは、ステアリングの回転操作に追従して円滑に動くことができる。

特許文献１における回転コネクタ装置は、上述したようなリテーナ（移動体）を備えた回転コネクタ装置の１つである。

特許文献１のリテーナは、複数のローラとリング状の回動板とで構成され、回動板が収容空間の底面を構成する底板に載置されている。回動板の上面における内周縁部と、収容空間の内周面を構成する内周筒部（上部ロータ）の下端部とは、互いに面状に当接している（特許文献１中の図３参照）。

ステアリングが回転すると、回動板と内周筒部とは、互いに面状に接触する端面同士が摺動しながらそれぞれステアリングの軸回りに回転する。

この場合、当触部分が面状となるため、当触部分の面積が大きくなり、スムーズな回転が阻害され、ケーブルの動きに追従して回転案内することができず、ケーブルとリテーナとの接触抵抗が大きくなり磨耗することや、ケーブルがリテーナから受ける引張りなどの荷重が大きくなり、ケーブルが破損するという難点があった。

特開２００９−２０５９１５号公報

そこで本発明は、収容空間においてステアリングの回転操作に伴うケーブルの動きに追従して該ケーブルを支持するリテーナを円滑に回転させることで、ケーブルがリテーナから受ける荷重や接触抵抗を大幅に低減し、ケーブルが破損することを防ぐことができる回転コネクタ装置の提供を目的とする。

本発明は、ステータと、該ステータに対してステアリングと同心状に回転するロテータとを構成し、前記ステータと前記ロテータとの内部に、該ロテータ側と該ステータ側とを電気的に接続するケーブルを巻き回した状態で収容する平面視環状の収容空間を構成し、上面側に配置したケーブルをステアリングと同心状に回転案内可能に前記収容空間の底面に配置するリテーナを備えた回転コネクタ装置であって、前記ロテータに、前記収容空間の内周面を構成する内周筒部を備え、前記内周筒部の下部に、前記リテーナの上面の内周部と摺動可能に当接するロテータ側当接部を構成し、前記リテーナの上面内周部に、前記ロテータ側当接部と摺動可能に当接するリテーナ側当接部を構成し、前記リテーナ側当接部に、前記ロテータ側当接部へ向けて上向きに突出したリテーナ側突出当接部を形成するとともに、前記リテーナの前記リテーナ側当接部に対して半径方向の外側に、溝部を形成し、該溝部を、前記リテーナ側突出当接部の基端部が最深となり、該基端部から前記リテーナの半径方向の外側へ向けて徐々に浅くなる溝形状で形成したことを特徴とする。

この発明によれば、ケーブルがリテーナから受ける荷重や接触抵抗を大幅に低減し、ケーブルが破損することを防ぐことができる回転コネクタ装置を提供することができる。

本実施形態のステアリングロールコネクタの外観図。 本実施形態のステアリングロールコネクタの分解斜視図。 ロテータを外した状態の本実施形態のステアリングロールコネクタの平面図。 図１中のＡ−Ａ線矢視断面図。 図４中の一部を示す拡大端面図。 本実施形態のリテーナの構成説明図。 図５中の領域Ｘ部の拡大端面図。 本実施形態のステアリングロールコネクタの作用説明図。 本実施形態のステアリングロールコネクタの作用説明図。 他の実施形態のステアリングロールコネクタの構成説明図。

この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
本実施形態のステアリングロールコネクタ１０は、図１及至図６に示すように、ケーブルハウジング１１と、リテーナ４１と、回転ロック構成体５１とで構成している。
ケーブルハウジング１１は、平面視中央部分にステアリングの回転軸方向（図４中の上下方向）に貫通した差込孔Ｈが形成された略円筒状の形態で構成されている。差込孔Ｈは、前記ステアリングコラム（図示省略）から突出するステアリングシャフト（図示省略）の挿入を許容する径で形成されている。
なお、前記ステアリングシャフトの上端部には、回転操作を行うためのステアリングホイールが固定されている。

ケーブルハウジング１１は、互いに相対回転可能なステータ１２とロテータ１３とで構成する概ね円筒状をしたケースである。ケーブルハウジング１１の内部には、図３及至図５に示すように、フレキシブルフラットケーブルＣ（以下、「フラットケーブルＣ」という。）が適宜巻かれた状態で収容される収容空間Ｓが構成されている。

ステータ１２は、車体側の適宜の部材、例えばステアリングコラムのコンビネーションブラケットスイッチ（図示省略）に固定され、ステアリングホイールに対して相対回転可能に取り付けられている。前記ステータ１２は、底板として環状に形成した固定側リング板１４と、この固定側リング板１４の外周縁から垂直に延びる円筒状の外周筒部１５とで構成されている。ステータ１２は、固定側リング板１４の外周縁と外周筒部１５の下端とを嵌合することで一体に構成している。

外周筒部１５は、図５に示すように、円筒状の外側外周筒部１５ｏと、該外側外周筒部１５ｏよりも僅かに小径である円筒状の内側外周筒部１５ｉとで構成され、外側外周筒部１５ｏと内側外周筒部１５ｉとが半径方向において近接して対向するよう同心円状に配置した２層構造で構成されている。

また、前記内側外周筒部１５ｉの上部には、図５に示すように、収容空間Ｓで巻き回したフラットケーブルＣよりも上方で該収容空間Ｓに向けて半径方向の内側（径内方向）へ突出し、該フラットケーブルＣを上方からガイドするガイド突出片１６が鍔状に形成されている。

ステータ１２には、ステータ側コネクタ１７が取り付けられている。
ステータ側コネクタ１７は、第１ステータ側コネクタ１７Ａと第２ステータ側コネクタ１７Ｂとで構成している。第１ステータ側コネクタ１７Ａと第２ステータ側コネクタ１７Ｂとは、所定間隔を隔ててそれぞれのコネクタ接続口が同じ方向を向くように外周筒部１５（外側外周筒部１５ｏ）の外側に配置されている。

前記ロテータ１３は、リング状に形成された天板としての回転側リング板２１と、この回転側リング板２１の内周縁から垂直に延びる円筒状の内周筒部２２とで構成されている。

内周筒部２２の下端周縁部には、図４、図５、及び、図７に示すように、リテーナ４１の上面に当接するロテータ側当接部２７を形成している。ロテータ側当接部２７は、平坦な面状に形成されている。

そしてロテータ１３は、ステアリングホイールとともに一体的に回転する構成である。詳しくは、ロテータ１３は、ステータ１２に対して前記ステアリングの回転軸と同一の軸回りに回転することができる。このときロテータ側当接部２７は、リテーナ４１の上面に当接しながら摺動する。

回転側リング板２１は、ロテータ１３の回転軸の方向で前記固定側リング板１４に対面するように配置されている。
なお、ロテータ１３の回転軸の方向は、上述したステアリングの回転軸方向（図４中の上下方向）と同じ方向である。

また、前記内周筒部２２は、外周筒部１５に対して半径方向（図４中の左右方向）内側で対面するように配置されている。

ロテータ１３には、該ロテータ１３の回転に伴って一体的に回転するロテータ側コネクタ２３Ｂが取り付けられる。
ロテータ側コネクタ２３は、第１ロテータ側コネクタ２３Ａと第２ロテータ側コネクタ２３Ｂとで構成している。

第１ロテータ側コネクタ２３Ａと第１ステータ側コネクタ１７Ａ、及び、第２ロテータ側コネクタ２３Ｂと第２ステータ側コネクタ１７Ｂとは、それぞれ収容空間Ｓに配置されたフラットケーブルＣによって相互に電気的に接続されている。

ステータ側コネクタ１７は、ロアコラムカバー（図示省略）内において車体側の電気回路等から引き出されたケーブル（図示省略）にそれぞれ接続される。
ロテータ側コネクタ２３は、例えば、ホーンスイッチ、エアバッグユニットなどの電気回路から引き出されたケーブル（図示省略）にそれぞれ接続される。

また、上述のリテーナ４１は、図２及至図７に示すように、複数の回転ローラ４３とベースリング４２とで構成され、収容空間Ｓにおいてロテータ１３の回転軸を中心にして回転可能に配置されている。

回転ローラ４３は、後述のローラ支持突部４５と同じ数で備えられ、それぞれローラ支持突部４５に軸支され、それぞれが前記ロテータ１３の回転軸と平行な軸を中心として回転可能に設けられている。

ベースリング４２は、平面視円環状をした板状のベースリング本体部４４とローラ支持突部４５とローラ外周側突部４６とで構成されている。
ベースリング本体部４４は、前記固定側リング板１４に対して回転方向に摺動可能に載置され、ステータ１２に対して相対回転可能に構成されている。ベースリング本体部４４を前記固定側リング板１４に載置したとき、ベースリング本体部４４の内周縁部は、図６（ａ），（ｂ）、及び、図７に示すように、収容空間Ｓの半径方向の内側Ｒｉにおいて前記固定側リング板１４の内周縁部と内周筒部２２のロテータ側当接部２７との間に介在する。
なお、図６（ａ）は，リテーナ４１の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）中のＢ−Ｂ線拡大端面図である。

ベースリング本体部４４の上面の内周縁部には、図６（ａ），（ｂ）、及び、図７に示すように、前記内周筒部２２のロテータ側当接部２７と対向するリテーナ側当接部４７が形成されている。該リテーナ側当接部４７は、前記ロテータ側当接部２７に対して摺動可能に当接するよう上方へ向けて突出したリテーナ側突出当接部４７Ｔで形成している。

ベースリング本体部４４の上面のリテーナ側突出当接部４７Ｔに対して半径方向の一回り外側Ｒｏには、周方向に沿って凹んだ溝部４８が形成されている（図６（ａ），（ｂ）参照）。溝部４８は、リテーナ側突出当接部４７Ｔの外周側基端部４７Ｔａが最深部４８ａとなり、該最深部４８ａから半径方向の外側Ｒｏへ向けて徐々に浅くなる傾斜面４８ｂを有した溝形状で形成している（図６（ｂ）参照）。

前記ローラ支持突部４５は、ベースリング本体部４４の周方向に等間隔ごとに回転ローラ４３を軸支可能に上方に向けて突出している。

ローラ外周側突部４６は、ローラ支持突部４５に対して外側で、フラットケーブルＣを後述するように回転ローラ４３の周りに折り返した折り返し部分（後述する反転部分Ｃｒ）を径外側からガイドするようベースリング本体部４４に対して上方に向けて突出している。

また、フラットケーブルＣは、複数の扁平な平角導体Ｃａが所定のピッチで平行に配列され、電気絶縁体Ｃｂで被覆した可撓性を有する帯状の伝送線である（図９参照）。

フラットケーブルＣは、収容空間Ｓで２本備え、該収容空間Ｓにおいて２本を重ね合わせて巻き回した状態で備えている。重ね合わせた２本のうち一方のフラットケーブルＣにおける長さ方向の一端側を第１ステータ側コネクタ１７Ａ側に接続しているとともに、２本のうち他方のフラットケーブルＣにおける長さ方向の一端側を第２ステータ側コネクタ１７Ｂ側に接続している。

重ね合わせた２本のうち一方のフラットケーブルＣにおける長さ方向の他端側を第１ロテータ側コネクタ２３Ａ側に接続しているとともに、２本のうち他方のフラットケーブルＣにおける長さ方向の他端側を第２ロテータ側コネクタ２３Ｂ側に接続している。

このようなフラットケーブルＣは、ケーブルハウジング１１の内部の収容空間Ｓにおいて固定側リング板１４に対して回転自在に載置されたリテーナ４１によって支持され、巻回した状態で収容されている。

詳しくは、フラットケーブルＣは、収容空間Ｓにおいて、第１ステータ側コネクタ１７Ａ、第２ステータ側コネクタ１７Ｂのそれぞれから前記収容空間Ｓへ引き込まれ、図３及至図５に示すように、リテーナ４１の外側でステータ１２の外周筒部１５（内側外周筒部１５ｉ）の内周面に沿うように巻かれた外側巻き部分Ｃｏが構成される。

従って、外側巻き部分Ｃｏの基端は、ステータ側コネクタ１７の位置において固定されている。
なお、フラットケーブルＣは、収容空間Ｓにおいて上述したように２本一組として重ね合わせて巻き回されているが、図４、図５、図７及び図１０では、簡略化して一本のみを巻き回した状態で図示している。

そして、図３中の破線で示すように、フラットケーブルＣは、長さ方向の途中で、複数の前記回転ローラ４３のうち１つにＵ字型に巻き掛かるようにして向きを反転させた反転部分Ｃｒが構成される。

フラットケーブルＣは、その後は、長さ方向の他端側をリテーナ４１の内側でロテータ１３の内周筒部２２の外周面に沿うように巻かれた内側巻き部分Ｃｉが構成される。フラットケーブルＣは、最終的には収容空間Ｓから引き出されて第１ロテータ側コネクタ２３Ａ、第２ロテータ側コネクタ２３Ｂ側に接続される。

従って、内側巻き部分Ｃｉの基端は、ロテータ側コネクタ２３の位置において固定されている。

このように、前記収容空間Ｓの内部においてフラットケーブルＣは、ロテータ１３がステータ１２に対して回転することにより、外側巻き部分Ｃｏと内側巻き部分Ｃｉとの間でそれぞれ巻き付けと巻き解きのいずれかが行われる。
このとき、フラットケーブルＣは、外側巻き部分Ｃｏと内側巻き部分Ｃｉとの間の巻き状態のバランスの変化に追従するように反転部分Ｃｒがリテーナ４１とともに適宜回転する。これにより、ステアリングロールコネクタ１０は、フラットケーブルＣを収容空間Ｓ内で常に整列された巻き付け状態で保持することができるとともに、円滑なステアリングホイールの回転操作を可能としている。

続いて上述の回転ロック構成体５１について簡単に説明する。回転ロック構成体５１は、図２に示すように、ロック体５２とバネ受けスリーブ５４と、該ロック体５２および該バネ受けスリーブ５４との間に介在する戻しバネ５３とで構成されている。

バネ受けスリーブ５４を戻しバネ５３の付勢力に抗して押し上げることでステータ１２に対してロテータ１３が相対回転しないようロック体５２でロックすることができ、或いは、ステアリングホイールの芯金のボス部（図示省略）を挿入することで自由に相対回転することを許容するようロック体５２によるロックを解除することができる。

上述した構成のステアリングロールコネクタ１０は、様々な作用、効果を得ることができるが、特に上述したように、リテーナ側当接部４７を、リテーナ側突出当接部４７Ｔで形成したため、以下のような作用、効果を得ることができる。
図７に示すように、リテーナ側突出当接部４７Ｔは、ロテータ側当接部２７に向けて突出しているため、リテーナ４１の周方向全体に亘って該ロテータ側当接部２７に対して半径方向Ｒにおいて点状に当接させることができる。

これにより、従来のようにリテーナ４１の内周縁部と内周筒部２２の下縁部とを面状に接触させた構成と比較して接触面積を小さくすることができ、ステアリングホイールを回転操作したとき、リテーナ側当接部４７とロテータ側当接部２７との摺動抵抗を大幅に低減することができる。

よって、収容空間Ｓにおいて巻き回された状態のフラットケーブルＣがステアリングホイールの回転操作に伴って収容空間Ｓの外周側と内周側との各側に対して巻き付けと巻き解きが行われた際にも、収容空間Ｓの底面においてフラットケーブルＣを支持するリテーナ４１は、このようなフラットケーブルＣの動きに迅速に対応してステアリングの軸回りに滑らかに回転することができる。

従って、フラットケーブルＣがリテーナ４１から受ける荷重や接触抵抗を大幅に低減させることで磨耗するなどして損傷することを防ぐことができる。

詳しくは、ステアリングホイールの回転操作の際に、フラットケーブルＣの外側巻き部分Ｃｏと内側巻き部分Ｃｉとの間の巻き回し状態の変化に伴って、フラットケーブルＣの反転部分Ｃｒは、Ｕ字型に巻き掛けた回転ローラ４３に対して該回転ローラ４３とローラ外周側突部４６との間で弛緩する。

このとき、リテーナ４１は、回転ローラ４３とローラ外周側突部４６が反転部分Ｃｒから荷重を受ける。これによりリテーナ４１は、フラットケーブルＣの外側巻き部分Ｃｏと内側巻き部分Ｃｉとの間の巻き状態の変化に追従して回転することができる。

このとき上述したようにリテーナ側当接部４７を、リテーナ側突出当接部４７Ｔで形成することにより、リテーナ４１は、円滑に回転することができるため、フラットケーブルＣの特に反転部分Ｃｒは、リテーナ４１から受ける荷重を大幅に低減することができる。

従って、フラットケーブルＣがリテーナ４１から受ける荷重や接触抵抗を大幅に低減し磨耗するなどして損傷することを防ぐことができる。

さらにまた、上述したようにリテーナ側当接部４７を、リテーナ側突出当接部４７Ｔで形成することにより、図８（ａ）に示すように、リテーナ側突出当接部４７Ｔとロテータ側当接部２７とは、これらの間にリテーナ４１の内周縁全周に亘って隙間がなくしっかりと当接するため、粉塵が入り込もうとしても、その侵入を防ぐことができる（図８（ａ）中の矢印参照）。

また、リテーナ４１のリテーナ側突出当接部４７Ｔの下端部であって、該リテーナ側突出当接部４７Ｔの半径方向の外側Ｒｏには、溝部４８を形成しているため、図８（ｂ）に示すように、万が一にも、リテーナ側突出当接部４７Ｔとロテータ側当接部２７との間を通じて外側から収容空間Ｓへ粉塵が入り込んだ場合でも（図８（ｂ）中の仮想線で示した矢印参照）、粉塵Ｄを収容空間Ｓにおいて拡散しないよう該溝部４８に留めておくことができる。

これにより、例えば、粉塵がリテーナ４１の上面に付着するなどして、フラットケーブルＣとリテーナ４１との間に粉塵が介在することがないため、フラットケーブルＣとリテーナ４１との接触抵抗を抑えることができるとともに、フラットケーブルＣとリテーナ４１とが粉塵を介して擦れることで耳障りな音が発生することを未然に防ぐことができる。

特に、上述したように溝部４８を、リテーナ側突出当接部４７Ｔの基端部４７Ｔａが最深となる溝形状で形成したため、粉塵が万が一にもロテータ側当接部２７とリテーナ側突出当接部４７Ｔとの間を通じて収容空間Ｓに入り込んだ場合でも、粉塵が収容空間Ｓに入り込んだ直後に溝部４８に留めておくことができる。

よって、粉塵が収容空間Ｓにおいて拡散することを、より確実に防ぐことができる。

さらに、溝部４８を、最深部４８ａである基端部４７Ｔａからリテーナ４１の半径方向の外側Ｒｏへ向けて徐々に浅くなる滑らかな溝形状で形成することにより、ステアリングホイールの回転操作に伴ってロテータ側当接部２７とリテーナ側突出当接部４７Ｔとが摺動している最中に、ロテータ側当接部２７が溝部４８に引っ掛かることがなく、ロテータ側当接部２７とリテーナ側突出当接部４７Ｔとを円滑に摺動させることができる。

同様に、溝部４８を、上述したような滑らかな溝形状で形成しているため、図９に示すように、リテーナ４１の上面内周部に支持されたフラットケーブルＣの内側巻き部分Ｃｉが溝部４８に引っ掛かることがなく、内周筒部２２の外周面に対する内側巻き部分Ｃｉの円滑な巻き付けと巻き解きを行うことが可能となる。

従って、フラットケーブルＣは、収容空間Ｓ内で常に整列された巻き回し状態でステアリングホイールの回転操作に対応した巻き付けと巻き解きのいずれかをスムーズに行うことができる。

なお、上述したように前記ロテータ側当接部２７と前記リテーナ側当接部４７は、上述した構成に限らず、該ロテータ側当接部２７と該リテーナ側当接部４７とのうち少なくとも一方の側を他方の側へ向けて突出した形状で形成することができる。

例えば、他の実施形態として、図１０（ａ）に示すように、前記リテーナ側当接部４７を前記ロテータ側当接部２７側へ突出させずに形成し、前記ロテータ側当接部２７を前記リテーナ側当接部４７側に対して当接するよう突出させたロテータ側突出当接部２７Ｔで形成することができる。

この構成の場合においても、リテーナ側当接部４７とロテータ側当接部２７とを面状に接触させる場合と比較して接触面積を小さくすることができ、ステアリングホイールを回転操作したとき、リテーナ側当接部４７とロテータ側当接部２７との摺動抵抗を大幅に低減することができる。

さらに他の実施形態として、図１０（ｂ）に示すように、リテーナ側当接部４７を上述したようなリテーナ側突出当接部４７Ｔで形成し、前記ロテータ側当接部２７を上述したようなロテータ側突出当接部２７Ｔで形成してもよい。

この構成の場合、前記リテーナ側突出当接部４７Ｔと前記ロテータ側当接部２７が当接することで、突状の先端部分同士が当接することとなり、リテーナ４１の半径方向Ｒにおいて点状に当接するため、ステアリングホイールを回転操作したとき、リテーナ４１の上面内周部と内周筒部の下部との摺動抵抗を大幅に低減することができる。

このように本発明は、上述した実施形態に限定せず、様々な実施形態で構成することができる。
なお、この発明の構成と、上述した実施形態との対応において、回転コネクタ装置は、ステアリングロールコネクタ１０に対応し、ケーブルは、フラットケーブルＣに対応するものとする。

１０…ステアリングロールコネクタ
１２…ステータ
１３…ロテータ
２２…内周筒部
２７…ロテータ側当接部
２７Ｔ…ロテータ側突出当接部
４１…リテーナ
４７…リテーナ側当接部
４７Ｔ…リテーナ側突出当接部
４７Ｔａ…リテーナ側突出当接部の基端部
４８…溝部
Ｓ…収容空間
Ｃ…フラットケーブル

Claims (1)

1. ステータと、該ステータに対してステアリングと同心状に回転するロテータとを構成し、
   前記ステータと前記ロテータとの内部に、該ロテータ側と該ステータ側とを電気的に接続するケーブルを巻き回した状態で収容する平面視環状の収容空間を構成し、
   上面側に配置したケーブルをステアリングと同心状に回転案内可能に前記収容空間の底面に配置するリテーナを備えた回転コネクタ装置であって、
   前記ロテータに、前記収容空間の内周面を構成する内周筒部を備え、
   前記内周筒部の下部に、前記リテーナの上面の内周部と摺動可能に当接するロテータ側当接部を構成し、
   前記リテーナの上面内周部に、前記ロテータ側当接部と摺動可能に当接するリテーナ側当接部を構成し、
   前記リテーナ側当接部に、前記ロテータ側当接部へ向けて上向きに突出したリテーナ側突出当接部を形成するとともに、
   前記リテーナの前記リテーナ側当接部に対して半径方向の外側に、溝部を形成し、該溝部を、前記リテーナ側突出当接部の基端部が最深となり、該基端部から前記リテーナの半径方向の外側へ向けて徐々に浅くなる溝形状で形成した
   回転コネクタ装置。

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