JP2002353942A

JP2002353942A - 回転部の信号伝送装置

Info

Publication number: JP2002353942A
Application number: JP2001160801A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Inoue; 洋光井上; Fumihiko Oshima; 文彦大島; Yuukito Shimotori; 有紀等下鳥; Hiroshi Asano; 浩浅野
Original assignee: NANAHOSHI KAGAKU KENKYUSHO KK; Yazaki Corp; Nanaboshi Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: NANAHOSHI KAGAKU KENKYUSHO KK; Yazaki Corp; Nanaboshi Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【課題】高速通信用信号と低速通信用信号とを同一の
波長の信号で伝送することのできる回転部の信号伝送装
置を提供することが課題である。【解決手段】固定側と、該固定側に形成された回転中
心部を軸として回転動可能な回転側との間にて、非接触
で高速通信用信号、及び低速通信用信号を伝送する回転
部の信号伝送装置において、固定側、或いは回転側の少
なくとも一方に高速通信用送信手段、他方に高速通信用
受信手段を設置し、高速通信用送信手段より送信される
信号の各フレーム中の、少なくとも１つのチャンネル
に、低速通信用信号のデータを書き込む。これにより、
装置規模の簡素化、低コスト化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定側と、該固定
側に形成された回転中心部を軸として回転可能な回転側
との間の信号の送受信を、非接触で行うことのできる回
転部の信号伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両に搭載されるステアリング
は、回転中心となるステアリングシャフトが車体側のコ
ラムカバーに軸支されて、回転動可能に取り付けられて
いる。また、ステアリングには、ホーン（警笛）、オー
ディオ操作スイッチ等、種々の操作スイッチやエアバッ
グが取り付けられたものが多くなっている。

【０００３】従って、コラム側とステアリング側との間
には、両者を接続する電力配線、及び計装配線を設置す
る必要があり、従来においては、コラム側とステアリン
グ側との間を、電線を用いて接続する方法や、スリップ
リングを用いて接続する方法が採用されている。ところ
が、このような方法では、ステアリングを回転させる度
に電線、或いはスリップリングに負担がかかるので、度
重なる使用により電線が破損したり、スリップリングが
摩耗するというトラブルの原因となる。また、摺動音や
振り音が発生するという問題が発生する。

【０００４】そこでこのような問題を解決するために、
従来より、コラム、ステアリング間を発光素子と受光素
子とを用いることにより非接触で連結し、光伝送にて信
号の送受信を行う方式が提案されている。この場合、エ
アバッグの起爆信号のように、高い信頼性、即応性が要
求される信号と、オーディオ信号やイルミネーション信
号等の信号とを分離するために、エアバッグの起爆信号
については赤外線信号を用い、その他の信号については
可視光を用いる方式を採用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、異なる波長
を有する光信号を用いると、受信側にて波長を選択する
ための光学フィルタが必要となるばかりでなく、２つの
波長の送受信デバイスが必要になる。このため、装置が
大規模化し、コスト高になるという問題が発生する。

【０００６】この発明は、このような従来の課題を解決
するためになされたものであり、その目的とするところ
は、高い信頼性、即応性が要求される高速通信用信号
と、その他の低速通信用信号とを同一の波長の信号で伝
送することのできる回転部の信号伝送装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願請求項１に記載の発明は、固定側と、該固定側
に形成された回転中心部を軸として回転動可能な回転側
との間にて、非接触で高速通信用信号、及び低速通信用
信号を伝送する回転部の信号伝送装置において、前記固
定側、或いは回転側の少なくとも一方に高速通信用送信
手段、他方に高速通信用受信手段を設置し、前記高速通
信用送信手段より送信される信号の各フレーム中の、少
なくとも１つのチャンネルに、前記低速通信用信号のデ
ータを書き込むことが特徴である。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、固定側
と、該固定側に形成された回転中心部を軸として回転動
可能な回転側との間にて、非接触で高速通信用信号、及
び低速通信用信号を伝送する回転部の信号伝送装置にお
いて、前記固定側と、前記回転側との間に、前記回転中
心部を中心としたリング状の光伝搬路を形成し、該光伝
搬路内の、固定側、或いは回転側の少なくとも一方に高
速通信用送信手段、他方に高速通信用受信手段を設置
し、前記高速通信用送信手段より送信される信号の各フ
レーム中の、少なくとも１チャンネルに、前記低速通信
用信号のデータを書き込むことを特徴とする。

【０００９】請求項３に記載の発明は、固定側と、該固
定側に形成された回転中心部を軸として回転動可能な回
転側との間にて、非接触で高速通信用信号、及び低速通
信用信号を伝送する回転部の信号伝送装置において、前
記固定側と前記回転側との間に形成され、前記回転中心
部を中心としたリング状をなす光伝搬路と、前記光伝搬
路の、前記固定側に形成された固定側高速通信用送信手
段、及び固定側高速通信用受信手段と、前記光伝搬路
の、前記回転側に設置された回転側高速通信用送信手
段、及び回転側高速通信用受信手段と、を有し、前記固
定側高速通信用送信手段は、前記固定側から前記回転側
へ送信する前記高速通信用信号の各フレーム中の、少な
くとも１つのチャンネルに前記低速通信用信号を書き込
み、前記回転側高速通信用送信手段は、前記回転側から
前記固定側へ送信する前記高速通信用信号の各フレーム
中の、少なくとも１つのチャンネルに前記低速通信用信
号を書き込むことを特徴とする。

【００１０】請求項４に記載の発明は、前記固定側は、
車両のコラムであり、前記回転側は、ステアリングであ
ることを特徴とする。

【００１１】請求項５に記載の発明は、前記コラムから
前記ステアリングへ送信する高速通信用信号は、前記ス
テアリングに搭載されるエアバッグを起動させるための
起爆信号であることを特徴とする。

【００１２】請求項６に記載の発明は、前記高速通信用
信号に、彼此判定ビットを設けたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明に係る回転部の信号
伝送装置の一実施形態の構成を示すブロック図であり、
車両のコラム側とステアリング側との間の信号伝送に用
いる例について示している。同図に示すように、該信号
伝送装置１は、車両のコラム側に搭載されるコラムユニ
ット２と、ステアリング側に搭載されるステアリングユ
ニット３と、光伝搬路４とに大別して構成されている。

【００１４】コラムユニット２は、低速通信制御部５
と、高速通信制御部６と、変換用クロック出力部７と、
半二重制御用クロック出力部８と、ＬＥＤドライバ９、
及び波形整形部１０を具備している。

【００１５】低速通信制御部５は、送信対象となる低速
通信用信号（パラレル信号）をシリアル信号に変換する
と共に、受信された低速通信用信号（シリアル信号）を
パラレル信号に変換して出力する。

【００１６】高速通信制御部６は、高速半二重制御を行
うと共に、送信対象となる高速通信用信号（パラレル信
号）をシリアル信号に変換し、且つ受信された高速通信
用信号（シリアル信号）をパラレル信号に変換する処理
を行う。

【００１７】変換用クロック出力部７は、低速通信制御
部５におけるパラレル／シリアル変換、及びシリアル／
パラレル変換の際に用いるクロック信号を出力する。

【００１８】半二重制御用クロック出力部８は、高速通
信制御部６において用いられる半二重制御用クロック信
号を出力する。

【００１９】ＬＥＤドライバ９は、コラムユニット２よ
りステアリングユニット３へ送信する高速通信用信号
を、赤外線信号として出力する赤外ＬＥＤ１７（後述）
を駆動させる。

【００２０】波形整形部１０は、フォトＩＣ１８（後
述）で受光された赤外線信号を波形整形し、高速通信制
御部６へ出力する。

【００２１】また、ステアリングユニット３について
も、コラムユニット２と同様に、低速通信制御部１１
と、高速通信制御部１２と、変換用クロック出力部１３
と、半二重制御用クロック出力部１４と、ＬＥＤドライ
バ１５、及び波形整形部１６を有している。

【００２２】ここで、ステアリングユニット３の各構成
要素は、コラムユニット２の構成要素と略同様の機能を
具備している。但し、高速通信制御部１２では、高速通
信用信号を送信するのではなく、受信する構成を成して
いる点で相違している。つまり、高速通信用信号は、コ
ラムユニット２側からステアリングユニット３側への一
方通行とされている。

【００２３】光伝搬路４は、コラムユニット２とステア
リングユニット３との間を光伝送により、非接触で信号
の送受信を行うものであり、コラムユニット２側に取り
付けられた赤外ＬＥＤ（高速通信用送信手段）１７及び
フォトＩＣ（高速通信用受信手段）１８と、ステアリン
グユニット３側に取り付けられた赤外ＬＥＤ（高速通信
用送信手段）１９及びフォトＩＣ（高速通信用受信手
段）２０と、を具備している。

【００２４】図２は、光伝搬路４の構成を示す断面図で
あり、同図に示すように、光伝搬路４は、コラム側（固
定側）に搭載される断面凹字形状の第１の円環形状部２
１と、ステアリング側（回転側）に搭載される断面凹字
形状の第２の円環形状部２２とを有し、各円環形状部２
１，２２の凹部開口面どうしが向き合うことにより、閉
塞された円環状（リング状）の光伝搬路４が形成されて
いる。また、光伝搬路４の内面は、アルミ蒸着により、
赤外線が反射し易いように構成されている。

【００２５】図３（ａ）は、コラム側に形成される第１
の円環形状部２１の内部構成を示す説明図、同図（ｂ）
は、ステアリング側に形成される第２の円環形状部２２
の内部構成を示す説明図である。同図（ａ）に示すよう
に、第１の円環形状部２１内には、４個の赤外ＬＥＤ１
７が、互いに９０度の角度となる位置にそれぞれ取り付
けられており、更に、１個のフォトＩＣ１８が取り付け
られている。同様に、同図（ｂ）に示すように、第２の
円環形状部２２内には、４個の赤外ＬＥＤ１９が、互い
に９０度の角度となる位置にそれぞれ取り付けられてお
り、更に、１個のフォトＩＣ２０が取り付けられてい
る。

【００２６】従って、ステアリング側を回転させること
により、第１の円環形状部２１に対する第２の円環形状
部２２の位置が変化した場合でも、一方のフォトＩＣ
（１８または２０）は、他方の赤外ＬＥＤ（１７または
１９）に対して９０度の角度以内の位置に存在すること
になる。

【００２７】次に、前述のように構成された本実施形態
の作用について説明する。図４は、コラムユニット２と
ステアリングユニット３の間の通信信号を模式的に示す
説明図である。コラムユニット２からステアリングユニ
ット３へ送信する高速通信用信号（Ｘチャンネル）とし
て、エアバッグの起爆信号があり、低速通信用信号（Ｙ
チャンネル）として、オーディオ信号やイルミネーショ
ン信号がある。また、ステアリングユニット３からコラ
ムユニット２へ送信する低速通信用信号（Ｚチャンネ
ル）としては、同様にオーディオ信号やイルミネーショ
ン信号がある。

【００２８】いま、図１に示す高速通信制御部６に、高
速通信用信号が与えられると、１フレーム中に、スター
トビット、チャンネル１、チャンネル２、・・、チャン
ネルＸ、パリティビット、及びストップビットを有する
データ列となるフォーマットの信号に変換される。

【００２９】更に、図１に示す低速通信制御部５に低速
通信用信号がパラレル信号として入力されると、該低速
通信用信号は、シリアル信号に変換されて高速通信制御
部６に供給される。そして、この低速通信信号の１チャ
ンネル分が、高速通信の１フレーム中のチャンネル（Ｘ
＋１）に書き込まれる。

【００３０】また、信号の伝送方向を判定するための彼
此判定ビットが、スタートビットとチャンネル１との間
に書き込まれる。即ち、光伝搬路４内では、コラムユニ
ット２側からステアリングユニット３側へ送信する信号
と、ステアリングユニット３側からコラムユニット２側
へ送信する信号とが混在するため、彼此判定ビットを付
加することにより、信号の伝送方向を判定している。そ
の結果、高速通信用の１フレームは、図５に示す如くの
データ列となる。

【００３１】そして、図６のタイミングチャートに示す
ように、高速通信フレームの１チャンネル分（Ｘ＋１チ
ャンネル）に低速通信用信号の１チャンネル分のデータ
を書き込んだ状態で、高速通信用信号が送信される。

【００３２】送信された高速通信用信号は、ＬＥＤドラ
イバ９、及び赤外ＬＥＤ１７を介して赤外線信号として
光伝搬路４内に出射され、該赤外線信号は、ステアリン
グユニット３側のフォトＩＣ２０にて受光される。そし
て、高速通信制御部１２、及び低速通信制御部１１を介
して、高速通信用信号出力、及び低速通信用信号出力が
得られる。

【００３３】こうして、高速通信用の赤外線信号のみを
用いて、高速通信用信号、及び低速通信用信号の双方を
伝送することができるのである。

【００３４】また、ステアリングユニット３からコラム
ユニット２への、低速通信用信号（Ｚチャンネル）を考
慮すると、図７に示すように、コラムユニット２より送
信される送信信号のストップビットと、次回のスタート
ビットとの間（符号Ｔ１）を利用して、ステアリングユ
ニット３からの高速通信用信号を送信する。

【００３５】高速通信用信号は、図８に示すように、ス
タートビット、彼此判定ビット、データ、パリティビッ
ト、及びストップビットから構成されており、「デー
タ」のチャンネルに低速通信用信号の１チャンネル分の
データを書き込むことにより、ステアリングユニット３
よりコラムユニット２へ低速通信用信号を送信すること
ができる。

【００３６】このようにして、本実施形態に係る回転部
の信号伝送装置１では、低速通信用信号のデータを、高
速通信用信号の１つ（又は複数）のチャンネルに書き込
んで、コラムユニット２からステアリングユニット３へ
の信号の伝送、及びステアリングユニット３からコラム
ユニット２への信号の伝送を行うようにしている。よっ
て、低速通信用信号の送受信装置と、高速通信用信号の
送受信装置をそれぞれ別個に設けることがなく、装置の
構成を簡素化することができる。

【００３７】また、高速通信用信号に付加されるデータ
は、低速通信用信号を書き込むチャンネルと、彼此判定
ビット分の２チャンネル分であるので、高速通信フレー
ムが著しく長くなることがなく、高速通信用信号の即応
性を低下させることがない。つまり、エアバッグの起爆
信号を確実、且つ迅速にコラムユニット２側からステア
リングユニット３側へ伝送することができる。

【００３８】更に、低速通信用信号の通信状態を監視す
ることにより、高速通信用信号が正常に伝送されている
かどうかを判断することができる。即ち、例えば、オー
ディオ等のコントロール（低速通信用信号）が動作しな
くなれば、エアバッグ（高速通信用信号）も作動しない
ことになるので、故障の判定を確実に行うことができ
る。

【００３９】以上、本発明の回転部の信号伝送装置を図
示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有
する任意の構成のものに置き換えることができる。

【００４０】例えば、上記した実施形態では、高速通信
用信号の１フレームに、１チャンネル分の低速通信用信
号のデータを付加する例について説明したが、本発明
は、これに限定されるものではなく、２チャンネル以上
とすることも可能である。即ち、図５に示したデータ列
に対し、更に（Ｘ＋２）チャンネル、（Ｘ＋３）チャン
ネルを設定し、これらのチャンネルに低速通信用信号の
データを付加する構成とすることも可能である。

【００４１】また、上記した実施形態では、コラムユニ
ット２側、及びステアリングユニット３側にそれぞれ４
個づつ赤外ＬＥＤ１７，１９を設ける構成としたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、１または複数個
とすることができる。また、赤外ＬＥＤ１７，１９とし
て、光路の妨げにならないように、実装型のＬＥＤを用
いる構成とすることも可能である。

【００４２】更に、上記した実施形態では、光伝送路４
にて、赤外線を用いて信号の送受信を行うように構成し
たが、本発明はこれに限定されるものでは無く、その他
の光信号を用いることができる。

【００４３】また、上記した実施形態では、固定側とし
て車両のコラム側、回転側として車両のステアリング側
を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、その他の回転側と固定側との間を非接触で信号を
伝送するものについて適宜用いることができる。例え
ば、自動化された工場での回転部を介するセンサ情報通
信や、ステアリングを具備した車両以外の乗り物等に適
用することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高速通信用信号（エアバッグ起爆信号等）に、低速通信
用信号（イルミネーション信号やオーディオ信号等）の
データを書き込んで、固定側と回転側との間の信号伝送
を行うようにしているので、従来のように、複数の波長
の光信号を用いる必要がない。このため、受光デバイス
に必要な波長選択フィルタを搭載する必要がなく、構成
を簡素化することができる。また、コストダウンを図る
ことができる。

【００４５】また、低速通信用信号の伝送が正常に動作
していれば、高速通信用信号の伝送も正常に動作するこ
とになるので、例えば、高速通信用信号が、高い信頼性
が要求されるエアバッグの起爆信号である場合には、確
実、且つ迅速に起爆信号を伝送することができる。つま
り、低速通信用信号の送受信を監視することにより、高
速通信用信号の信頼性を確保することができる。

【００４６】更に、彼此判定ビットを付加することによ
り、固定側から送信された信号であるか、回転側から送
信された信号であるかを判定することができ、データ伝
送信頼性をより一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る回転部の信号伝送装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】光伝搬路の構成を示す断面図である。

【図３】（ａ）は第１の円環部材の構成、（ｂ）は第２
の円環部材の構成を示す。

【図４】コラムユニットとステアリングユニットとの間
を伝送される信号を示す模式図である。

【図５】コラムユニット側からステアリングユニット側
へ送信される高速通信フレームのデータ列を示す説明図
である。

【図６】コラムユニット側からステアリングユニット側
へ送信されるデータのタイミングチャートである。

【図７】コラムユニット側からステアリングユニット
側、及びステアリングユニット側からコラムユニット側
へ送信されるデータのタイミングチャートである。

【図８】ステアリングユニット側からコラムユニット側
へ送信される高速通信フレームのデータ列を示す説明図
である。

【符号の説明】

１信号伝送装置２コラムユニット３ステアリングユニット４光伝搬路５，１１低速通信制御部６，１２高速通信制御部７，１３変換用クロック出力部８，１４半二重制御用クロック出力部９，１５ＬＥＤドライバ１０，１６波形整形部１７，１９赤外ＬＥＤ（高速通信用送信手段）１８，２０フォトＩＣ（高速通信用受信手段）２１第１の円環形状部２２第２の円環形状部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｂ 10/00 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｒ 10/10 Ａ 10/105 10/22 Ｈ０４Ｊ 14/04 14/06 (72)発明者大島文彦埼玉県狭山市柏原71番地株式会社七星科学研究所内 (72)発明者下鳥有紀等埼玉県狭山市柏原71番地株式会社七星科学研究所内 (72)発明者浅野浩埼玉県狭山市柏原71番地株式会社七星科学研究所内Ｆターム(参考） 2F073 AA31 AB12 BB02 BC04 CC05 CD12 DD01 FF08 GG01 GG04 GG06 3D033 CA29 DB05 5K002 BA21 DA01 DA05 DA32 FA03 GA04 GA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定側と、該固定側に形成された回転中
心部を軸として回転動可能な回転側との間にて、非接触
で高速通信用信号、及び低速通信用信号を伝送する回転
部の信号伝送装置において、前記固定側、或いは回転側の少なくとも一方に高速通信
用送信手段、他方に高速通信用受信手段を設置し、前記高速通信用送信手段より送信される信号の各フレー
ム中の、少なくとも１つのチャンネルに、前記低速通信
用信号のデータを書き込むことを特徴とする回転部の信
号伝送装置。
【請求項２】固定側と、該固定側に形成された回転中
心部を軸として回転動可能な回転側との間にて、非接触
で高速通信用信号、及び低速通信用信号を伝送する回転
部の信号伝送装置において、前記固定側と、前記回転側との間に、前記回転中心部を
中心としたリング状の光伝搬路を形成し、該光伝搬路内
の、固定側、或いは回転側の少なくとも一方に高速通信
用送信手段、他方に高速通信用受信手段を設置し、前記高速通信用送信手段より送信される信号の各フレー
ム中の、少なくとも１チャンネルに、前記低速通信用信
号のデータを書き込むことを特徴とする回転部の信号伝
送装置。
【請求項３】固定側と、該固定側に形成された回転中
心部を軸として回転動可能な回転側との間にて、非接触
で高速通信用信号、及び低速通信用信号を伝送する回転
部の信号伝送装置において、前記固定側と前記回転側との間に形成され、前記回転中
心部を中心としたリング状をなす光伝搬路と、前記光伝搬路の、前記固定側に形成された固定側高速通
信用送信手段、及び固定側高速通信用受信手段と、前記光伝搬路の、前記回転側に設置された回転側高速通
信用送信手段、及び回転側高速通信用受信手段と、を有
し、前記固定側高速通信用送信手段は、前記固定側から前記
回転側へ送信する前記高速通信用信号の各フレーム中
の、少なくとも１つのチャンネルに前記低速通信用信号
を書き込み、前記回転側高速通信用送信手段は、前記回転側から前記
固定側へ送信する前記高速通信用信号の各フレーム中
の、少なくとも１つのチャンネルに前記低速通信用信号
を書き込むことを特徴とする回転部の信号伝送装置。
【請求項４】前記固定側は、車両のコラムであり、前
記回転側は、ステアリングであることを特徴とする請求
項１〜請求項３のいずれかに記載の回転部の信号伝送装
置。
【請求項５】前記コラムから前記ステアリングへ送信
する高速通信用信号は、前記ステアリングに搭載される
エアバッグを起動させるための起爆信号であることを特
徴とする請求項４に記載の回転部の信号伝送装置。
【請求項６】前記高速通信用信号に、彼此判定ビット
を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれ
か１項に記載の回転部の信号伝送装置。