专利名称：旋转连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转连接器，其组装在汽车的转向装置内并用作 气囊系统等的电连接机构，尤其是涉及到在定子部件和转子部件之间所形成的环状空间内由三片以上的扁平电缆(flatcable，又称带状电 缆)通过反转部被反向巻绕的旋转连接器。
背景技术：
旋转连接器为，由具有外筒部的定子部件旋转自如地支持具有内 筒部的转子部件，并在这些外筒部和内筒部之间所形成的环状空间内 存放、巻绕扁平电缆而形成的，其被用作在如同汽车转向装置等具有 有限转速的方向盘中所安装的气囊充气器等的电连接机构。上述扁平 电缆为在绝缘膜上载置导体而形成的带状体，已知的旋转连接器的类 型是将该扁平电缆以螺旋状巻绕的螺旋型和在中途反转以反方向巻 绕的反转型，其中，因为后一种反转型能够显著地縮短扁平电缆的长 度而成了主流。 一般情况下，此类反转型旋转连接器只使用1片扁平 电缆，但是在2片以上的扁平电缆上分装导体来适应多电路化的旋转 连接器一直受到提案(例如可参照专利文献1)。图4为上述专利文献1所公开的以往旋转连接器的俯视图，该旋 转连接器具备定子部件100，具有外筒部100a;转子部件101，具 有在该定子部件100的中心位置上旋转自如地受到支持的内筒部 101a;环状支架103，可旋转地配置在这些外筒部100a和内筒部101a 之间所形成的环状空间102的内部；以及第1及第2扁平电缆104、 105，以在中途反转巻绕方向的状态存放在该环状空间102的内部。
在支架103上立起设置两个固定筒106的同时，多个滚子107可旋转 地受到支持，并且这些固定筒106分别与滚子107群中的一个在周向 保持规定距离的状态下相对置。如果将一个固定筒106和与其相对置 的滚子107之间为第1开口 108、另一个固定筒106和与其相对置的 滚子107之间为第2开口 109时，第1开口 108沿周向的宽度被设定 为要比第2开口 109沿周向的宽度狭窄。第1及第2扁平电缆104、 105为，在PET (聚酯)等绝缘膜上 载置多根导体而形成的带状体，为了方便，涂黑显示第1扁平电缆 104，涂白显示第2扁平电缆105。两个扁平电缆104、 105的外侧端 部与在外筒部100a上设置的固定接头110相连接，并通过该固定接 头110被电引出到定子部件100的外部。而且，两个扁平电缆104、 105的内侧端部与在内筒部101a上设置的可动接头111相连接，并通 过该可动接头111被电引出到转子部件101的外部。此时，两个扁平 电缆104、 105，以第1扁平电缆104在外侧的状态从固定接头110 沿着外筒部100a的内周壁向逆时针方向被巻绕之后在该处分叉，第 1扁平电缆104穿过窄幅第1开口 108之后被滚子107群的一个滚子 反转成U字状(以下简称"反转部104a")，而第2扁平电缆105穿 过宽幅第2开口 109之后被滚子107群的另一个滚子反转成U字状 (以下简称"反转部105a")，然后，以第2扁平电缆105在外侧的 状态在内筒部101a的外周壁向顺时针方向被巻绕之后，被存放在环 状空间102内，并抵达可动接头lll。在具有上述大体构成的旋转连接器中，转子部件101从中立位置 向逆时针方向(如图4的箭头A方向)旋转时，第1及第2扁平电 缆104、 105的反转部104a、 105a向箭头A方向仅移动比转子部件 101还要少的旋转量，支架103也跟随反转部104a、 105a向箭头A 方向移动。结果，具有上述移动量约2倍长度的扁平电缆104、 105 从内筒部101a的外周壁绕出，然后退绕到外筒部100a的内周壁侧。
在这种情况下，大盘径的第2扁平电缆105的反转部105a比小盘径 的第1扁平电缆104的反转部104a移动得稍微快一些，但是就如上 所述，因为第l开口 108的宽度被设定为比第2开口 109要狭窄，所 以两个反转部104a、 105a推压各自与开口 108、 108面对的固定筒106， 并且支架103受到两个反转部104a、105a的推压力后在环状空间102 的内部向箭头A方向转动。与上述相反，如果转子部件101从中立位置向顺时针方向(图4 的箭头B方向)旋转，两个扁平电缆104、 105的反转部104a、 105a 就向箭头B方向仅移动比转子部件101还要少的旋转量，支架103 也跟随反转部104a、 105a向箭头B方向移动。结果，具有上述移动 量的约2倍长度的扁平电缆104、 105从外筒部100a的内周壁侧绕出 后，再绕紧到内筒部101a的外周壁。在这种情况下，大盘径的第2 扁平电缆105的反转部105a同样比小盘径的第1扁平电缆104的反 转部104a移动得稍微快一些，但是因为第1开口 108的宽度被设定 为比第2开口109狭窄，所以两个反转部104a、 105a拉住分别与开 口 108、 108面对的滚子107,而支架103受到两个反转部104a、 105a 的拉力后在环状空间102的内部向箭头B方向转动。在上述的以往旋转连接器中，向箭头A方向旋转转子部件101 使两个扁平电缆104、 105退绕到外筒部100a的内周壁侧时，在穿过 第1开口 108的第1扁平电缆104上与滚子107接触的部位产生向图 5中箭头F所示方向的输送力，并在该传动力F的、以箭头Fx和箭 头Fy所示的各分力中，箭头Fx方向的分力起到旋转驱动支架103 的推压力作用，箭头Fy方向的分力起到将第1扁平电缆104的反转 部104a向外筒部100a—侧推出的松开力的作用。穿过第2开口 109 的第2扁平电缆105的情形也相同，详细说明从略。然后，进行一般 的退绕动作时，因为箭头Fx方向的分力超过箭头Fy方向的分力，所 以当第1扁平电缆104的反转部104a穿过第1开口 108时将固定筒106推向旋转方向(箭头A方向)，同样地当第2扁平电缆105的反 转部105a穿过第1开口 109时将固定筒106推向旋转方向，并且支 架103受到两反转部104a、 105a的推压力顺利地向箭头A方向旋转。专利文献l:(日本)特开平10-116672号公报但是，在以往的旋转连接器中，在3个以上的开口中反转3片以 上的扁平电缆使转子部件向逆时针方向旋转时，各开口的宽度设定很 难做到使各扁平电缆的反转部推压分别与开口面对的固定筒，当向顺 时针方向旋转转子部件时，各开口的宽度设定同样很难做到使各扁平 电缆的反转部拉住分别与开口面对的滚子。而且，根据各开口宽度的 设定值，从各扁平电缆的反转部作用于支架的驱动力有时会互相干 涉，从而很难实现顺畅的绕紧/退绕动作。于是，如果设定各开口的宽度时只让穿过窄幅开口的扁平电缆的 反转部来驱动支架，就会给穿过窄幅开口的扁平电缆的反转部造成过 大的负担，使在窄幅开口的扁平电缆和滚子之间的摩擦阻力变得非常 大。有时会因该摩擦阻力使图5所示的箭头Fx方向的分力变小，造 成箭头Fy方向的分力超过箭头Fx方向的分力的情况。如果遇到这种 情况，在窄幅开口中，扁平电缆的反转部向箭头A方向的移动就受 到阻碍而不能顺利地驱动支架，从而窄幅开口的扁平电缆的反转部无 法往旋转方向前进而强行进入与该开口相连的空间内，最终会出现扁 平电缆复杂地弯曲而压曲变形、或者被载置在扁平电缆的绝缘膜上的 导体受到破损而断裂的问题，尤其在环境温度成高温的情况下上述问 题会频繁地发生。发明内容本发明是鉴于上述以往技术而提出的，其目的在于提供一种即使 使用3片以上的扁平电缆也能实现顺畅的绕紧/退绕动作的旋转连接 器。
为达到上述目的，本发明的旋转连接器具有以下构成。 其具备定子部件，具有外筒部；转子部件，具有内筒部并旋转 自如地被支持在上述定子部件上；3片以上的扁平电缆，以在中途反 转巻绕方向的状态被存放在上述外筒部和上述内筒部之间所形成的 环状空间内，并且其两端被分别固定在上述定子部件与上述转子部件 上；以及支架，可旋转地配置在上述环状空间内，并具有使上述扁平 电缆的反转部个别穿过的3个以上开口部；将一个上述开口部沿周向 的宽度设定为要比剩余的上述开口部沿周向的宽度狭窄，使上述支架 受到来自穿过该窄幅开口部的上述扁平电缆的推压力而被驱动，而 且，将该驱动扁平电缆的弯曲强度设定为比剩余的上述扁平电缆的弯 曲强度还要高。在如此构成的旋转连接器中，穿过窄幅开口部的1片扁平电缆为 向支架施加旋转方向推压力的驱动扁平电缆，而穿过宽幅开口部的剩 余的多片扁平电缆为与支架的驱动无关的从动扁平电缆，因为该驱动 扁平电缆的弯曲强度设定得比各从动扁平电缆的弯曲强度高，所以防 止驱动扁平电缆的压曲变形而可以顺利地驱动支架，即使使用3片以 上的扁平电缆也可以实现顺畅的绕紧/退绕动作，并且即使在高温的 使用环境中也可以稳定地使用。在上述构成中，作为一种使驱动扁平电缆的弯曲强度比其他扁平 电缆高的手段，可以只在驱动扁平电缆的绝缘膜采用与从动扁平电缆 的绝缘膜相比不易压曲变形的材料，但是，包括驱动侧和从动侧在内 的所有扁平电缆上使用由同一材料构成的绝缘膜上载置导体而形成 的带状体，同时将驱动扁平电缆的厚度设定成比从动扁平电缆的厚度 还要大，从而使各扁平电缆之间的摩擦阻力均等，是较为理想。而且，在上述构成中，如果将剩余的开口部沿周向的宽度被设定 成窄幅开口部沿周向的宽度的4.5倍以上，就可以使3片以上扁平电 缆的各反转部作用于支架的驱动力互不干涉，从而能够实现绕紧/退
绕动作更加顺畅，是较为理想。本发明的旋转连接器所使用的3片以上的扁平电缆中，通过窄幅 开口部的1片扁平电缆成为向支架施加旋转方向推压力的驱动扁平 电缆，穿过宽幅开口部的剩余的扁平电缆成为与支架的驱动无关的从 动扁平电缆，并且因为该驱动扁平电缆的弯曲强度设定得比从动扁平 电缆的弯曲强度还要高，所以能够防止驱动扁平电缆的压曲变形而顺 利地驱动支架，而且即使在高温使用环境中也可以稳定地使用。
图1为与本发明的实施方式例有关的旋转连接器的横剖视图。 图2为图1所示旋转连接器的纵剖视图。图3 (a) (b)为将图l所示旋转连接器所具备的驱动扁平电缆 和从动扁平电缆之间的尺寸关系予以显示的说明图。图4为与以往的实施例有关的旋转连接器的俯视图。 图5为将图4所示旋转连接器的问题之处予以显示的说明图。 图中1定子部件，la底板，lb外筒体(外筒部)，2 转子部件， 2a顶板部，2b内筒部，3 驱动扁平电缆，3a 反转部，4 从 动扁平电缆，4a反转部，5 支架，5a环状平板部，5b导向壁， 5c支轴，8 环状空间，9 滚子，10 第1开口， 11 第2 开口具体实施方式
将参照附图对发明的实施方式进行说明。图1为与本发明的实施 方式例有关的旋转连接器的横剖视图，图2为该旋转连接器的纵剖视 图，图3为将该旋转连接器所具备的驱动扁平电缆和从动扁平电缆之 间的尺寸关系予以显示的说明图。 与本实施方式例相关的旋转连接器，大体上由定子部件l、旋转自如地连结在定子部件1上的转子部件2、电连接该定子部件1和转 子部件2之间的1片驱动扁平电缆3、 3片从动扁平电缆4、以及配 置在定子部件1和转子部件2的内部并由合成树脂制造的支架5来构 成。定子部件1为在转向柱(steering column)上安装的固定部件， 该定子部件1由合成树脂制造并具有底板la和相当于外筒部的外筒 体lb。底板la的中央设有中心孔lc，外筒体lb与底板la的外围边 成为一体。而且，在外筒体lb的外周面上一体形成向外侧突出的延 伸部ld，并且在该延伸部ld的内部配设了固定接头6。转子部件2为连结在方向盘上的可动部件，而顶板部2a和内筒 部2b通过合成树脂整体地形成了该转子部件2。顶板部2a与底板la 形成对置关系并被形成为圆环状，并且内筒部2b从该顶板部2a的中 央下垂。内筒部2b具有能够插到转向轴上程度的内径尺寸，在该内 筒部2b的内部设有两个可动接头7。然后，将内筒部2b的下端部插 入到底板la的中心孔lc，使转子部件2旋转自如地连结在定子部件 1上，并且在该连结状态下，通过定子部件1的底板la、外筒体lb 和转子部件2的顶板部2a、内筒部2b形成从俯视看来成为环状的环 状空间8。驱动扁平电缆3为在PET (聚酯)构成的绝缘膜上载置导体而形 成的带状体，3片从动扁平电缆4同样也是在PET (聚酯)构成的 绝缘膜上载置导体而形成的带状体，并且这些各扁平电缆3、 4分别 通过U字状反转部3a、 4a被反向存放在环状空间8之内。但是，驱 动扁平电缆3的厚度tl被设定成比从动扁平电缆4的厚度t2大很多 (在本实施方式例中，tl=0. 22mm、 t2=0. llmm)，而且因作为驱 动扁平电缆3采用了具有从动扁平电缆4的2倍左右厚度的扁平电 缆，所以驱动扁平电缆3的弯曲强度(弹性极限)也被设定成比从动 扁平电缆4的弯曲强度大很多。各扁平电缆3、 4的外侧端部与固定 接头6相连接，并且通过该固定接头6被电引出到定子部件1的外部。 而且，各扁平电缆3、 4的内侧端部分开与两个可动接头7相连接， 并且通过这些可动接头7被电引出到转子部件2的外部。
支架5具有安放在定子部件1的底板la上的环状平板部5a; 立起设置在该环状平板部5a上的多个导向壁5b;以及支轴5c,并且 各个滚子9被可旋转地支持在各支轴5c上。该滚子9群中的一个使 第1开口 10介于中间与导向壁5b对置，驱动扁平电缆3的反转部 3a位于该第l开口 10内。而且，滚子9群中的3个使第2开口 11 介于中间分别与导向壁5b对置，3片从动扁平电缆4的各反转部4a 一个个分别位于该第2开口 11内。在这里，假设第l开口 IO的周向 宽度为wl、第2开口 11的周向宽度为w2,而wl的值被设定成与 w2相比小很多(在本实施方式例中，wl=2mm， w2=llmm)，这样， 因为设定l个第l开口 10的开口宽度wl的值比剩余3个第2开口 11的开口宽度w2要小，所以向图1箭头A方向旋转转子部件2时， 只有驱动扁平电缆3的反转部3a向旋转方向推压导向壁5b。
在本实施方式例中，虽然将第2开口 11的宽度w2设定为第1 开口 10的宽度wl的5.5倍的值，但是将其值设定为4.5倍以上较为 理想。如果设定得宽度w2达不到宽度wl的4.5倍，当向逆时针方 向旋转转子部件2时，虽然穿过第1开口 10的驱动扁平电缆3的反 转部3a会推压导向壁5b来驱动支架5，但是因从动扁平电缆4的各 反转部4a的一部分面临第2开口 11时会接触滚子9，向与驱动扁平 电缆3的反转部3a驱动支架5的方向相反的方向起作用，从而造成 支架5的旋转不能顺畅地进行。而且，当向顺时针方向旋转转子部件 2时，虽然穿过第l开口 10的驱动扁平电缆3的反转部3a拉住滚子 9来驱动支架5，但是因从动扁平电缆4的各反转部4a的一部分与导 向壁5b接触，向与驱动扁平电缆3的反转部3a驱动支架5的方向相 反的方向起作用，从而造成支架5的旋转不能顺畅地进行。
具有上述构成的旋转连接器，将定子部件1在转向柱上安装的同 时，还将转子部件2以连结在方向盘上的状态下组装于汽车转向装 置，并用作安装在方向盘中的气囊充气机、喇叭电路等的电连接机构。 使用时，当驾驶者向顺时针方向或逆时针方向旋转操作方向盘时，该 转动力会传到转子部件2，使该转子部件2向顺时针方向或逆时针方 向旋转。
例如，当转子部件2从方向盘的中立位置向逆时针方向(图1的 箭头A方向)旋转时，包括驱动侧和从动侧在内的所有扁平电缆3、 4的反转部3a、 4a仅以比转子部件2还要少的旋转量向箭头A方向 移动，并且支架5也跟随该反转部3a、 4a向箭头A方向移动。这时， 虽然穿过窄幅第1开口 10的驱动扁平电缆3的反转部3a与导向壁 5b抵接，但是穿过宽幅第2开口 11的3片从动扁平电缆4的各反转 部4a不与导向壁5b抵接，因此支架5只受驱动扁平电缆3的反转部 3a的推压力而在环状空间8的内部向箭头A方向转动。其结果，具 有各反转部3a、 4a移动量的约2倍长度的扁平电缆3、 4从内筒部2b 的外周壁绕出后退绕到外筒体lb的内周壁侧。
与上述相反，当转子部件2从方向盘的中立位置向顺时针方向 (图1箭头B方向)旋转时，各扁平电缆3、 4的反转部3a、 4a仅以 比转子部件2还要少的旋转量向箭头B方向移动，支架5也跟随该反 转部3a、 4a向箭头B方向移动。这时，因为各反转部3a、 4a—边被 套在滚子9上一边被巻绕在内筒部2b的外周壁上，支架5只受驱动 扁平电缆3的反转部3a的缠绕力在环状空间8的内部向箭头B方向 移动。其结果，具有各反转部3a、 4a移动量的约2倍长度的扁平电 缆3、 4从外筒体lb的内周壁绕出后绕紧到内筒体2b的外周壁上。
如上所述，与本实施方式相关的旋转连接器所使用的4片扁平电 缆当中，穿过设定为窄幅的第1开口 10的1片扁平电缆为与导向壁 5b相抵接并向支架5施加旋转方向的推压力的驱动扁平电缆3，但是 穿过设定为宽幅的第2开口 li的剩余3片扁平电缆为不与导向壁5b 抵接的从动扁平电缆4，而且作为该驱动扁平电缆3采用了具有从动 扁平电缆4的2倍左右厚度的扁平电缆，即弯曲强度(弹性极限)比 从动扁平电缆4高的扁平电缆。因此，驱动扁平电缆3与滚子9之间 的摩擦阻力非常大，当向箭头A方向旋转转子部件2来向外筒体lb 的内周壁侧退绕各扁平电缆3、 4时，即使向外筒体lb侧推出第1开 口 10内的反转部3a的松开力超过反转部3a的前进方向的推压力， 也能防止驱动扁平电缆3的压曲变形而可以向旋转方向顺利地旋转 驱动支架5。在这种情况下，从动扁平电缆4的反转部4a通过支架5 的旋转穿过第2开口11，并稳固地退绕到外筒体lb的内周壁侧。而 且，尽管包括驱动侧和从动侧在内使用了 4片扁平电缆3、 4，也能 够实现顺畅的绕紧/退绕动作，即使在高温使用环境下也能稳定地使 用。虽然在上述实施方式例中说明了使用1片驱动扁平电缆和3片从 动扁平电缆的旋转连接器，但是从动扁平电缆只要在2片以上即可， 没必要局限于3片，本发明可适用于使用1片驱动扁平电缆和2片以 上从动扁平电缆的旋转连接器。
权利要求
1.一种旋转连接器，其特征在于，具备定子部件，具有外筒部；转子部件，具有内筒部并旋转自如地被支持在上述定子部件上；3片以上的扁平电缆，以在中途反转卷绕方向的状态被存放在上述外筒部和上述内筒部之间所形成的环状空间内，并且其两端被分别固定在上述定子部件与上述转子部件上；以及支架，可旋转地配置在上述环状空间内，并具有使上述扁平电缆的反转部个别穿过的3个以上开口部；将一个上述开口部沿周向的宽度设定为要比剩余的上述开口部沿周向的宽度狭窄，使上述支架受到来自穿过该窄幅开口部的上述扁平电缆的推压力而被驱动，而且，将该驱动扁平电缆的弯曲强度设定为比剩余的上述扁平电缆的弯曲强度还要高。
2 .根据权利要求1所述的旋转连接器，其特征在于，上述各扁 平电缆全部由在同一材料的绝缘膜上载置导体而形成的带状体来构 成，而且上述驱动扁平电缆的厚度被设定为要比剩余的上述扁平电缆 的厚度大。
3 .根据权利要求1所述的旋转连接器，其特征在于，上述剩余 的开口部沿周向的宽度被设定成上述窄幅开口部沿周向的宽度的4.5 倍以上。
4.根据权利要求2所述的旋转连接器，其特征在于，上述其它 开口部沿周向的宽度被设定成上述窄幅开口部沿周向的宽度的4.5倍 以上。
全文摘要
本发明提供一种即使使用3片以上的扁平电缆也可以实现顺畅的绕紧及退绕动作的旋转连接器。该旋转连接器，以在中途反转卷绕方向的状态将4片扁平电缆(3)、(4)存放在定子部件(1)和转子部件(2)之间所形成的环状空间(8)内，并且使这些扁平电缆(3)、(4)的反转部(3a)、(4a)个别穿过支架(5)的第1及第2开口(10)、(11)，而该支架(5)以可旋转的状态被配置在环状空间(8)内。在上述旋转连接器中，第1开口(10)沿周向的宽度被设定得要比第2开口(11)狭窄，并使穿过第1开口(10)的一片驱动扁平电缆(3)的厚度要比穿过第2开口(11)的剩余3片从动扁平电缆(4)厚，从而作为驱动扁平电缆(3)采用了比各从动扁平电缆(4)的弯曲强度大的扁平电缆。
文档编号B60R16/02GK101106243SQ20071012872
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月12日 优先权日2006年7月13日
发明者朝仓俊晃 申请人:阿尔卑斯电气株式会社