JP6249528B2 - 回転コネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等の車両に装着される回転コネクタに関し、特に、ステアリングホイール側と車体側との間をフラットケーブルにより電気的に接続するために用いられる回転コネクタに関する。
従来から、自動車のステアリング側と車体側を電気的に接続するための回転コネクタが知られている。
特許文献1(従来例)に記載の回転コネクタ900では、図8(a)に示すように、内側ケース901と外側ケース902を相対的に回転可能に組み合わせ、内側ケース901と外側ケース902とで形成される空間内に巻回したフラットケーブル904を収納し、フラットケーブル904の両端の導体904aにそれぞれ外部導体905を接続部906で接続している。
図8(b)に示すように、フラットケーブル904の導体904aと外部導体905との接続部906のうち+側の接続部は、PTC素子910を介して電気的に接続されている。
フラットケーブル904の導体904aと外部導体905と、がPTC素子910を介して電気的に接続されるで、外部導体905に接続されている回路でショートが発生してもフラットケーブル904が発熱・溶断するのを防止する技術が開示されている。
特開平10‐92541号公報
しかしながら、上述した従来例では、フラットケーブルの近傍にPTC素子が配置されており、フラットケーブルとPTC素子が直接接続されているため、過電流が流れてPTC素子が発熱した場合にフラットケーブルに熱が伝わってしまう。このため、フラットケーブルの基材や外装材の劣化や剥がれ等のダメージが生じ、局部的屈曲を誘発して、最悪の場合断線に至る虞があるという課題があった。
本発明は、上述した課題を解決するもので、PTC素子が発生する熱がフラットケーブルに伝わりにくく、フラットケーブルへのダメージを低減し信頼性の高い回転コネクタを提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明の回転コネクタは、外筒部を有する固定側ハウジングと、内筒部を有して前記固定側ハウジングに回転可能に連結された可動側ハウジングと、絶縁フィルムに被覆された帯状導体を有し、前記外筒部と前記内筒部との間に形成される環状空間内に巻回された複数本のフラットケーブルと、前記フラットケーブルの長手方向の端部に接続されたコネクタ部と、を備え、前記コネクタ部は、複数の接続端子と、該複数の接続端子を保持する基部と、前記フラットケーブルを保持するケーブル保持部と、を有し、前記複数の接続端子のうち少なくとも1本にPTC素子が直列に接続されており、前記接続端子が、一端に前記帯状導体に接続されるケーブル接合部と、他端に外部導体部と、を備えるとともに、前記ケーブル接合部と前記外部導体部とが接続部によって接続されてなり、前記基部が、互いに向かい合う第1の面及び第2の面を備え、複数の前記接続部を前記第1の面及び前記第2の面の間に保持し、前記PTC素子が、前記接続部の中間に接続されて前記第1の面側に配置されるとともに、前記ケーブル保持部が、前記フラットケーブルとともに複数の前記ケーブル接合部を保持して前記第2の面側に配置されており、前記基部と、前記ケーブル保持部と、の間に前記接続端子の前記接続部が露出していることを特徴とする。
これによれば、PTC素子とフラットケーブルとが基部に対してそれぞれ反対側に位置するので、PTC素子が発熱しても、熱がフラットケーブルに伝わりにくい。また基部と、ケーブル保持部と、の間に接続端子の接続部が露出しているので、露出している接続部から放熱することができる。このため、フラットケーブルへのダメージを低減し信頼性の高い回転コネクタを提供することができる。
また、本発明の回転コネクタは、外筒部を有する固定側ハウジングと、内筒部を有して前記固定側ハウジングに回転可能に連結された可動側ハウジングと、絶縁フィルムに被覆された帯状導体を有し、前記外筒部と前記内筒部との間に形成される環状空間内に巻回された複数本のフラットケーブルと、前記フラットケーブルの長手方向の端部に接続されたコネクタ部と、を備え、前記コネクタ部は、複数の接続端子と、該複数の接続端子を保持する基部と、前記フラットケーブルを保持するケーブル保持部と、を有し、前記複数の接続端子のうち少なくとも1本にPTC素子が直列に接続されている回転コネクタにおいて、前記接続端子が、一端に前記帯状導体に接続されるケーブル接合部と、他端に外部導体部と、を備えるとともに、前記ケーブル接合部と前記外部導体部とが接続部によって接続されてなり、前記基部が、互いに向かい合う第1の面及び第2の面を備え、複数の前記接続部を前記第1の面及び前記第2の面の間に保持し、前記PTC素子が、前記接続部の中間に接続されて前記第1の面側に配置されるとともに、前記ケーブル保持部が、前記フラットケーブルとともに複数の前記ケーブル接合部を保持して前記第2の面側に配置されており、前記基部の前記第1の面側に前記PTC素子を保持するPTC保持部が一体に成形されていることを特徴とする。
これによれば、PTC素子とフラットケーブルとが基部に対してそれぞれ反対側に位置するので、PTC素子が発熱しても、熱がフラットケーブルに伝わりにくい。このため、フラットケーブルへのダメージを低減し信頼性の高い回転コネクタを提供することができる。また、基部の一方の面側に、PTC保持部が一体に成形されているので、PTC素子の素体とリード線との位置を所定の位置に保持することができる。このため振動によってPTC素子のリード線が破断することを防ぐことができる。また一体に成形されているので部品点数を増加させること無く組立性を向上することができる。
また、本発明の回転コネクタは、前記PTC保持部には、前記PTC素子に沿ってスリットが設けられていることを特徴とする。
これによれば、スリットが設けられているので、PTC素子の外形寸法のばらつきや熱膨張による変形を吸収することができ、安定してPTC素子を保持することができる。
本発明によれば、PTC素子が発生する熱がフラットケーブルに伝わりにくく、フラットケーブルへのダメージを低減し信頼性の高い回転コネクタを提供することができる。
本発明の実施形態に係る回転コネクタの外観形状を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る回転コネクタの構成部品を示す分解斜視図である。 フラットケーブルを示す図である。 第1のコネクタ部を示す図である。 回転コネクタの平面図である。 回転コネクタの構造を説明する断面図である。 回転コネクタと、機器類との接続を示すブロック図である。 従来例の回転コネクタを示す図である。
[第1実施形態]
以下に本発明の第1実施形態に係る回転コネクタ100について説明する。
まず始めに本実施形態に係る回転コネクタ100の構成について図1から図6を用いて説明する。図1は回転コネクタ100の外観形状を示す斜視図である。図2は回転コネクタ100の構成を示す分解斜視図である。図3はフラットケーブル30を示す図で、図3(a)はフラットケーブル31を示す図であり、図3(b)はフラットケーブル32を示す図であり、図3(b)はフラットケーブル33を示す図である。図4は第1のコネクタ部40を示す図である。図5は回転コネクタ100を上面(図1に示すZ1)側からみた平面図である。図6は回転コネクタの構造を説明する図で、図6(a)は図5に示す回転コネクタ100のA‐A断面を示す図であり、図6(b)は図5に示す回転コネクタ100のB‐B断面を示す図である。尚、図6(a)では、理解を容易にするために、固定側ハウジング10を構成する上部ステータ11と下部ステータ12、及び可動側ハウジング20を構成する上部ロータ21と下部ロータ22とを記載し、フラットケーブル30を省略して示している。
回転コネクタ100は、図1及び図5に示すように、固定側ハウジング10と、可動側ハウジング20と、が組み合わされることによって略円環状の外観が形成されている。
また、回転コネクタ100は図2に示すように、固定側ハウジング10を構成する上部ステータ11と下部ステータ12と、可動側ハウジング20を構成する上部ロータ21と下部ロータ22と、複数本のフラットケーブル30と、第1のコネクタ部40と、を備えている。またその他に、第2のコネクタ部50と、第3のコネクタ部60と、を有している。尚、本実施形態では複数本のフラットケーブル30が3本である場合とし、3本のフラットケーブル30を区別する場合にはフラットケーブル31、フラットケーブル32、フラットケーブル33と記して説明する。
上部ステータ11は合成樹脂からなり、図1及び図2に示すように円筒状の外筒部11aを有し、その外側にコネクタカバー部11bが設けられている。
下部ステータ12は合成樹脂からなり、図2に示すように円環の板状に形成された底部12aを有し、中心部に円形状の中心孔12bが設けられている。底部12aの外側には、コネクタ載置部12cが設けられている。
上部ロータ21は合成樹脂からなり、円環状に形成された上底部21aと、上底部21aの中央に下方(Z2)側へ円筒状に突出して形成された内筒部21bと、を有しており、上底部21aにはコネクタ保持部21cが形成されている
下部ロータ22は合成樹脂からなり、円盤状に形成された円盤部22aと、円盤部22aの中央に円形に形成された開口部22bと、開口部22bの外周から上方(Z1)側に突出して形成された係合爪22cと、を有している。
フラットケーブル30は、PET(ポリエチレンテレフタレート)やポリイミド等の可撓性を有する絶縁フィルムに、銅泊等で形成された帯状導体が被覆されて形成されている。
フラットケーブル31は図3(a)に示すように、1本の帯状導体31aが絶縁フィルム31bで被覆されており、その長手方向の端部には、帯状導体31aが露出する接続端部31cが形成されている。
フラットケーブル32は図3(b)に示すように、1本の帯状導体32aが絶縁フィルム32bで被覆されており、その長手方向の端部には、帯状導体32aが露出する接続端部32cが形成されている。
フラットケーブル33は図3(c)に示すように、平行に配列された5本の帯状導体33aが絶縁フィルム33bで被覆されおり、その長手方向の端部には、帯状導体33aが露出する接続端部33cが形成されている。
第1のコネクタ部40は図4に示すように、基部41と、複数の接続端子(42,43)と、ケーブル保持部44と、を有し、複数の接続端子(42,43)のうち、1本の接続端子43にPTC素子45が直列に接続されている。尚、本実施形態では、複数の接続端子(42、43)が2本である場合を示して説明する。
接続端子42は銅や真鍮等の金属材料からなり、図4に示すように一端にケーブル接合部42aが形成されており、他端に外部導体部42bを備えており、ケーブル接合部42aと外部導体部42bとが、接続部42cによって接続されている。
接続端子43は銅や真鍮等の金属材料からなり、図4に示すように、一端にケーブル接合部43aが形成され、他端に外部導体部43bを備えている。ケーブル接合部43aと接続部43cとが接続されるとともに、外部導体部43bと接続部43dとが、接続されており、PTC素子45は、接続部43cと接続部43dの中間に直列に接続されている。
基部41は、合成樹脂材料で2本の接続端子(42,43)の接続部(42c,43c,43d)が一体的に成型されており、図4に示すように互いに向かい合う第1の面41a(図4に示すX2側)及び第2の面41b(図4に示すX1側)を備えている。2本の接続端子(42,43)の接続部(42c,43c,43d)は基部41の第1の面41a及び第2の面41bの間に保持されている。また、基部41の第1の面41a側にPTC保持部41cが一体に成形されており、PTC素子45が、第1の面41a側に配置されてPTC保持部41cに保持されている。PTC保持部41cには、PTC素子45に沿ってスリット41dが設けられている。
ケーブル保持部44は合成樹脂材料で、図4に示すように複数(2本)の接続端子(42,43)のケーブル接合部(42a,43a)を一方の面(図4に示すY2側)に露出した状態で保持して一体的に成形されている。ケーブル保持部44は基部41の第2の面41b側に配置されており、基部41と、ケーブル保持部44と、の間には接続端子(42,43)の接続部(42c,43c)が露出している。
PTC素子45は、略直方体状の素体45aの一方(図4に示すX1)側から2本の端子45bが突出しており、2本の端子45bは、途中から下(Z2)側に略直角に折り曲げられている。PTC素子45の2本の端子45bは、一方が接続端子43の接続部43cに接続され、他方は接続端子43の接続部43dに、基部41の第2の面41b側で接続されており、素体45aは、基部41の第1の面41a側に配置されている。
第2のコネクタ部50と、第3のコネクタ部60は、合成樹脂で銅や真鍮等の金属材料からなる複数の接続端子(42,43)が一体に成形されており、フラットケーブル30が接続可能に形成されている。
次に回転コネクタ100の構造について図1及び、図4から図6を用いて説明する。
固定側ハウジング10は図1及び図6(a)に示すように、上部ステータ11を下部ステータ12に重ねて配置し、係止することで形成されている。
可動側ハウジング20は図1及び図6(a)に示すように、上部ロータ21の内筒部21bと下部ロータ22の開口部22bとの位置を合わせ、内筒部21bに係合爪22cを係合させることで形成されている。
尚、上部ロータ21は上部ステータ11側から、また下部ロータ22は下部ステータ12側から、固定側ハウジング10を挟み込んで上部ロータ21に下部ロータ22を係止することで、可動側ハウジング20は固定側ハウジング10に回転可能に連結される。このように固定側ハウジング10と可動側ハウジング20とが連結された状態では、図6(a)に示すように上部ロータ21の上底部21aと下部ステータ12の底部12aとに挟まれた、外筒部11aと内筒部21bとの間に環状空間SP1が形成される。
複数のフラットケーブル30は、外筒部11aと内筒部21bとの間に形成された環状空間SP1内に巻回された状態で収納されている。
図4に示すように、フラットケーブル31の一端が、第1のコネクタ部40に設けられたケーブル保持部44に保持されるとともに、帯状導体31aの一端側に設けられた接続端部31cと接続端子42に設けられたケーブル接合部42aと、が接続される。
また、フラットケーブル32の一端が、第1のコネクタ部40に設けられたケーブル保持部44に保持されるとともに、接続端部32cが接続端子43に設けられたケーブル接合部43aと接続される。
従って、フラットケーブル31とフラットケーブル32の一端部は、第1のコネクタ部40のケーブル保持部44に保持され、基部41の第2の面41b側に配置されることになる。
フラットケーブル33の一端は、第2のコネクタ部50に接続される。
3本のフラットケーブル30の他端は、第3のコネクタ部60に接続される。
第1のコネクタ部40と第2のコネクタ部50は図6(b)に示すように、下部ステータ12に設けられたコネクタ載置部12cと上部ステータ11に設けられたコネクタカバー部11bとの間に保持される。また、第3のコネクタ部60は図5に示すように、上部ロータ21に設けられたコネクタ保持部21cに保持される。これにより、複数のフラットケーブル30を介して、固定側ハウジング10に接続される電子部品、回路、電子機器等と、可動側ハウジング20に接続される電子部品、回路、電子機器等と、を電気的に接続することができる。
次に、回転コネクタ100と接続される電子機器との接続、及びPTC素子45の働きについて、図7を用いて説明する。図7は回転コネクタ100と機器類との接続を示すブロック図である。
図7に示すように、車両に登載されているバッテリ200の正極(+)側は第1のコネクタ部40に接続されているフラットケーブル31と第3のコネクタ部60とを介してステアリング側に登載されている負荷300に接続されている。また、バッテリ200の負極(−)側は第1のコネクタ部40に接続されているフラットケーブル32とPTC素子45と第3のコネクタ部60とを介してステアリング側に登載されている負荷300に接続されている。PTC素子45は負荷300に流れる電流路に直列に接続されているので、PTC素子45には負荷300に流れるのと同じ電流が流れることになる。
車両に搭載されている車載機器210は第2のコネクタ部50に接続されているフラットケーブル33と第3のコネクタ部60とを介してステアリング側に登載されている操作部310に接続されている。
このように、回転コネクタ100を介して車両側に搭載されているバッテリ200や車載機器210と、ステアリング側に登載されている負荷300や操作部310とを接続することができる。
PTC素子45は、定常状態では低い抵抗値を有しており、負荷300に電流が流れるのを阻害することは無い。PTC素子45には負荷300に流れるのと同じ電流が流れるため、予め想定されている負荷300に流れる電流に合わせてPTC素子45が適宜選定されている。PTC素子45に予め想定されている電流よりも大きい電流が流れた場合にはPTC素子45が発熱するとともに、その抵抗値が急激に増大する。このため、負荷300に流れる電流を減少させてフラットケーブル31,フラットケーブル32及び負荷300の損傷を防ぐことができる。
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
本実施形態の回転コネクタ100では、接続端子(42,43)が、一端に帯状導体(31a,32a)に接続されるケーブル接合部(42a,43a)と、他端に外部導体部(42b,43b)と、を備えるとともに、ケーブル接合部(42a,43a)と外部導体部(42b,43b)とが接続部(42c,43c)によって接続されており、基部41が、互いに向かい合う第1の面41a及び第2の面41bを備え、複数の接続部(42c,43c)を第1の面41a及び第2の面41bの間に保持し、PTC素子45が、接続部(43c,43d)の中間に接続されて第1の面41a側に配置されるとともに、ケーブル保持部44が、フラットケーブル(31,32)とともに複数のケーブル接合部(42a,43a)を保持して第2の面41b側に配置される構成とした。
これにより、PTC素子45とフラットケーブル(31,32)とが基部41に対してそれぞれ反対側に位置するので、PTC素子45が発熱しても、熱がフラットケーブル(31,32)に伝わりにくい。このため、フラットケーブル(31,32)へのダメージを低減し信頼性の高い回転コネクタを提供することができる。
また、本実施形態の回転コネクタ100では、基部41と、ケーブル保持部44と、の間に接続端子(42,43)の接続部(42c,43c)が露出するよう構成した。
これにより、基部41と、ケーブル保持部44と、の間に接続端子(42,43)の接続部(42c,43c)が露出しているので、露出している接続部(42c,43c)から放熱することができ、よりフラットケーブル(31,32)に熱が伝わりにくくすることができる。
また、本実施形態の回転コネクタ100では、基部41の第1の面41a側にPTC素子45を保持するPTC保持部41cが一体に成形する構成とした。
これにより、基部41の第1の面41a側に、PTC保持部41cが一体に成形されているので、PTC素子45の素体45aとリード線45bとの位置を所定の位置に保持することができる。このため振動によってPTC素子45のリード線45bが破断することを防ぐことができる。また一体に成形されているので部品点数を増加させること無く組立性を向上することができる。
また、本実施形態の回転コネクタ100では、PTC保持部41cには、PTC素子45に沿ってスリット41dが設けられる構成とした。
これにより、PTC素子45の外形寸法のばらつきや熱膨張による変形を吸収することができ、安定してPTC素子45を保持することができる。
以上のように、本発明の実施形態に係る回転コネクタを具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでは無く、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
(1)本実施形態において、複数本のフラットケーブル30が3本である例を示して説明を行ったが、適用する用途や要求される機能に合わせてフラットケーブルの数を適宜変更して実施しても良い。
(2)本実施形態において、フラットケーブル31及びフラットケーブル32には帯状導体(31a,32a)が1本で、フラットケーブル33には帯状導体33aが5本である場合を示して説明したが、適用する用途や要求される機能に合わせて帯状導体の数を変更しても良い。
10 固定側ハウジング
11 上部ステータ
11a 外筒部
11b コネクタカバー部
12 下部ステータ
12a 底部
12b 中心孔
12c コネクタ載置部
20 可動側ハウジング
21 上部ロータ
21a 上底部
21b 内筒部
21c コネクタ保持部
22 下部ロータ
22a 円盤部
22b 開口部
22c 係合爪
30 フラットケーブル
31 フラットケーブル
31a 帯状導体
31b 絶縁フィルム
31c 接続端部
32 フラットケーブル
32a 帯状導体
32b 絶縁フィルム
32c 接続端部
33 フラットケーブル
33a 帯状導体
33b 絶縁フィルム
33c 接続端部
40 第1のコネクタ部
41 基部
41a 第1の面
41b 第2の面
41c PTC保持部
41d スリット
42 接続端子
42a ケーブル接合部
42b 外部導体部
42c 接続部
43 接続端子
43a ケーブル接合部
43b 外部導体部
43c 接続部
43d 接続部
44 ケーブル保持部
45 PTC素子
50 第2のコネクタ部
60 第3のコネクタ部
100 回転コネクタ
SP1 環状空間


Claims (4)

  1. 外筒部を有する固定側ハウジングと、
    内筒部を有して前記固定側ハウジングに回転可能に連結された可動側ハウジングと、
    絶縁フィルムに被覆された帯状導体を有し、前記外筒部と前記内筒部との間に形成される環状空間内に巻回された複数本のフラットケーブルと、
    前記フラットケーブルの長手方向の端部に接続されたコネクタ部と、を備え、
    前記コネクタ部は、複数の接続端子と、該複数の接続端子を保持する基部と、前記フラットケーブルを保持するケーブル保持部と、を有し、
    前記複数の接続端子のうち少なくとも1本にPTC素子が直列に接続されている回転コネクタにおいて、
    前記接続端子が、一端に前記帯状導体に接続されるケーブル接合部と、他端に外部導体部と、を備えるとともに、前記ケーブル接合部と前記外部導体部とが接続部によって接続されてなり、
    前記基部が、互いに向かい合う第1の面及び第2の面を備え、複数の前記接続部を前記第1の面及び前記第2の面の間に保持し、
    前記PTC素子が、前記接続部の中間に接続されて前記第1の面側に配置されるとともに、
    前記ケーブル保持部が、前記フラットケーブルとともに複数の前記ケーブル接合部を保持して前記第2の面側に配置されており、
    前記基部と、前記ケーブル保持部と、の間に前記接続端子の前記接続部が露出していることを特徴とする回転コネクタ。
  2. 前記基部の前記第1の面側に前記PTC素子を保持するPTC保持部が一体に成形さ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。
  3. 外筒部を有する固定側ハウジングと、
    内筒部を有して前記固定側ハウジングに回転可能に連結された可動側ハウジングと、
    絶縁フィルムに被覆された帯状導体を有し、前記外筒部と前記内筒部との間に形成される環状空間内に巻回された複数本のフラットケーブルと、
    前記フラットケーブルの長手方向の端部に接続されたコネクタ部と、を備え、
    前記コネクタ部は、複数の接続端子と、該複数の接続端子を保持する基部と、前記フラットケーブルを保持するケーブル保持部と、を有し、
    前記複数の接続端子のうち少なくとも1本にPTC素子が直列に接続されている回転コネクタにおいて、
    前記接続端子が、一端に前記帯状導体に接続されるケーブル接合部と、他端に外部導体部と、を備えるとともに、前記ケーブル接合部と前記外部導体部とが接続部によって接続されてなり、
    前記基部が、互いに向かい合う第1の面及び第2の面を備え、複数の前記接続部を前記第1の面及び前記第2の面の間に保持し、
    前記PTC素子が、前記接続部の中間に接続されて前記第1の面側に配置されるとともに、
    前記ケーブル保持部が、前記フラットケーブルとともに複数の前記ケーブル接合部を保持して前記第2の面側に配置されており、
    前記基部の前記第1の面側に前記PTC素子を保持するPTC保持部が一体に成形されていることを特徴とする回転コネクタ。
  4. 前記PTC保持部には、前記PTC素子に沿ってスリットが設けられていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の回転コネクタ。
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