JP2003347004A - 回転センサ付き回転コネクタ - Google Patents

回転センサ付き回転コネクタ

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JP2003347004A
JP2003347004A JP2002158588A JP2002158588A JP2003347004A JP 2003347004 A JP2003347004 A JP 2003347004A JP 2002158588 A JP2002158588 A JP 2002158588A JP 2002158588 A JP2002158588 A JP 2002158588A JP 2003347004 A JP2003347004 A JP 2003347004A
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rotation sensor
rotation
connector
steering
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Dakesen Ishihara
岳仙 石原
Tomotaka Watanabe
知孝 渡邉
Fumihiko Abe
文彦 安倍
Toji Kin
東治 金
Kengo Tanaka
賢吾 田中
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステアリングの回転角度を精度良く検出でき
る回転センサ付き回転コネクタを提供する。 【解決手段】 ステアリングWに搭載された電気部品を
車体側と電気的に接続する回転コネクタ10と、ステア
リングWの回転角度を検出する回転センサ20とを備え
た回転センサ付き回転コネクタ1であって、回転センサ
のロータ21がステアリングシャフトSに直接取り付け
られるようになっているとともに、回転コネクタのロー
タ11が回転センサのロータ21に追従して回転するよ
うになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、ステアリングに搭
載された電気部品を車体側に電気的に接続する回転コネ
クタと、ステアリングの回転角度を検出する回転センサ
とを備えた回転センサ付き回転コネクタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来型の回転コネクタは、回転コネクタ
のロータから突出させた突起部をステアリングに嵌合さ
せる構造により、ステアリングの駆動を回転コネクタの
ロータに伝達させている。
【0003】この回転コネクタに回転センサを取り付け
てユニット化させ、回転センサによりステアリングの操
舵角を検出する構成が特開平11−329649号公報
に記載されている。この構成は、図11の概略断面図に
示すように、ステアリングシャフトSに連結されたステ
アリングWに回転コネクタ50のロータ51を取り付
け、当該ロータ51にがたつき吸収バネ(図11では図
示せず)を介して回転センサ60のロータ61を連結し
ている。すなわち、回転コネクタ50のロータ51に回
転センサ60のロータ61を取り付けることによりステ
アリングWの駆動トルクを回転センサ60のロータ61
に伝達させている。また、回転センサ60のロータ61
とステータ62にはセンシング部材が設けてあり、回転
センサ60のロータ61が回転することにより、その回
転角度を検出している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】回転センサの出力は例
えば車両走行中の挙動を安定させるビーグル・スタビリ
ティ・コントロールのひとつの情報として使用された
り、パワーステアリングの油圧調整に使われたりするた
め、厳密な精度が要求される。従って、回転センサの出
力は正確に測定されなければならない。
【0005】しかしながら、上述の構成では、ステアリ
ングシャフトSとステアリングホイールW間のがたつき
(遊び)や、がたつき吸収バネによる回転コネクタ50
と回転センサ60の各ロータ間の相対的な角度偏移な
ど、測定対象物であるステアリングシャフトSと回転セ
ンサ60との間の構成要素間のずれが積分して正確な回
転角度を検出することができないことが考えられる。
【0006】以下、特に回転コネクタ50を介して回転
センサ60の出力を検出した場合に大きな検出誤差が生
じる理由について説明する。
【0007】回転センサ60の出力信号は、回転センサ
60のロータ61とステータ62のガタ付によってその
精度が左右される。すなわち、ロータ61とステータ6
2のガタ付により互いの位置が変化すれば、その分だけ
出力信号も当然に変わってくる。
【0008】従って、精度の良い出力を得るためには、
回転センサ60のロータ61とステータ62の相対位置
を常に同じ位置にしておくことが好ましく、十分な製品
特性を得るために、例えばロータ61とステータ62の
クリアランスを±0.2mmと非常に小さいクリアラン
スに抑えている。
【0009】一方、ステアリングWと連結した回転コネ
クタ50のロータ51は、回転コネクタ50が回転セン
サ60ほどの精度が要求されないため、回転コネクタ5
0のロータ51とステアリングWとの連結部には通常、
回転センサ60のロータ61とステータ62とのクリア
ランスよりも大きなクリアランスが設けられており、そ
の大きさは一般に±0.5mm程度(回転センサの場合
の2.5倍)である。逆に、この連結部にクリアランス
がないと、シャフトSとステアリングWの連結部及び、
ステアリングWと回転コネクタ50との連結部の部材の
寸法精度を非常に厳しくしなければならない。仮にこの
寸法精度で部材を加工できたとしても、今度は組み付け
が困難になってしまうため、この連結部にはある程度大
きなクリアランスとすべき必然性が存在する。
【0010】従って、回転センサ60が回転コネクタ5
0のロータ51を介してステアリングWの操舵角を検出
する場合、回転センサ60のロータ61もこのガタ付分
動いてしまう。そのため、このガタ付の変動分だけ回転
センサ60の出力信号が変動して精度の良い操舵角検出
が行えなくなる。
【0011】続いて、回転センサ60が回転コネクタ5
0を介してステアリングWの回転角度を検出した場合の
更なる不具合点について説明する。
【0012】回転センサ60のロータ61とステータ6
2のクリアランスは前述の通り、±0.2mm程度であ
る。回転センサ60のステータ62は、緩衝部材を介し
て、コンビネーションスイッチブラケットに取り付いて
いるため、回転センサ60のロータ61のガタ付に合わ
せてある程度動くことができる。しかしながら、回転コ
ネクタ50のロータ51とステアリングWとのクリアラ
ンスにより、回転センサ60のロータ61が大きく動
き、回転センサ60のステータ62のガタ吸収分を超え
る場合がある。かかる場合には、回転センサ60のロー
タ61がステータ62に過度の側圧を与え、ロータ61
の回転トルクが増大したり、最悪の場合、ロータ61が
回転しなくなり操舵角度検出不能となる恐れもある。
【0013】また、ウインカーのキャンセル機構を作動
させるキャンセルカム(図11では図示せず)は、回転
コネクタ50のロータ51と一般に一体となっており、
キャンセル機構が作動するとき、キャンセルカムは、キ
ャンセル機構を弾きながら回転している。したがって、
従来型の構成では、キャンセル機構を弾く際の振動が回
転コネクタ50のロータ51を介してこのロータ51に
のみ連結された回転センサ60のロータ61に伝達して
しまい、回転センサ60の出力信号に悪影響を及ぼして
しまうこともあった。
【0014】本発明の目的は、上述した問題点を解決
し、ステアリングの回転角度を精度良く検出できる回転
センサ付き回転コネクタを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明にかかる回転センサ付き回転コネクタは、
ステアリングに搭載された電気部品を車体側と電気的に
接続する回転コネクタと、ステアリングの回転角度を検
出する回転センサとを備え、回転センサのロータがステ
アリングシャフトに直接取り付けられるようになってい
るとともに、回転コネクタのロータが回転センサのロー
タに追従して回転するようになっている。
【0016】回転センサのロータをステアリングシャフ
トに直接嵌合させている。また、回転センサのロータは
ステアリングシャフトに対して極力ガタ付がでないよう
に嵌合させている。すなわち、回転センサ側ロータに、
ステアリングホイールから回転コネクタ側ロータを介し
て回転を伝達させるのではなく、ステアリングシャフト
の回転を回転センサのロータに直接伝達させている。こ
の構造により、回転センサのロータがステアリングシャ
フトと一体化(剛体化)することでステアリングシャフ
トの回転角度を回転センサで精度良く検出することがで
きる。
【0017】また、この回転センサ付き回転コネクタは
構造上必ず回転センサが取り付くタイプのものになるの
で、回転センサと回転コネクタとを一連の工程で製造で
きる場合においては、回転センサのロータと回転コネク
タのロータとを一体化することができる。
【0018】このとき、回転コネクタのロータと回転セ
ンサのロータとの2部品が1部品になり、部材費、金型
費等が低減できる。さらにステアリングシャフトとの嵌
合部が1箇所しかないので、ステアリングシャフトへの
組付けが容易になる。
【0019】また、本発明の請求項2に記載の回転セン
サ付き回転コネクタは、ステアリングに搭載された電気
部品を車体側と電気的に接続する回転コネクタと、ステ
アリングの回転角度を検出する回転センサとを備え、回
転センサのロータがステアリングシャフトに直接取り付
けられるようになっているとともに、回転コネクタのロ
ータがステアリングの回転に追従して回転するようにな
っている。
【0020】回転コネクタのロータと回転センサのロー
タは連結していないので、ウインカーキャンセル機構が
作動するときのキャンセルカム及び回転コネクタのロー
タに加わる振動が回転センサのロータに伝わることがな
く、かかる振動に起因する回転角度検出誤差の発生を防
止できる。
【0021】また、部品組付け上の観点から言うと、回
転コネクタと回転センサを個別に組付け可能である。す
なわち、これらをユニット化するときは、これらのステ
ータ同士を嵌合させるだけで済む。ユーザの仕様によっ
ては回転センサが取り付かないタイプもあるが、回転コ
ネクタのロータと回転センサのロータとが分離していれ
ば、回転コネクタは回転センサの有り無しに関わらず同
じ部品で作ることができ、部品の共用化が図れる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態にかかる
回転センサ付き回転コネクタについて説明する。
【0023】本発明の第1の実施形態にかかる回転セン
サ付き回転コネクタ1は、図1の外観側面図及び図2の
概略断面図に示すように、ロータ21がステアリングシ
ャフト(以下、単に「シャフト」とする)Sに嵌合する
回転センサ20と、回転センサ20を収容する回転コネ
クタ10とを備えており、回転センサ20のロータ21
と回転コネクタ10のロータ11とは機械的に結合して
いる。
【0024】なお、回転コネクタ10のロータ11とス
テータ12は樹脂でできており、内部にフラットケーブ
ル(図示せず)を渦巻き状に巻回収容し、ステアリング
ホイール(以下、単に「ステアリング」とする)Wに装
着されたエアバッグインフレータ等の電気部品と車体側
ワイヤハーネス(図示せず)との電気的接続を行う役目
を果たしている。一方、回転センサ20はステアリング
Wの正確な操舵量を検出するためのもので、この検出信
号をパワーステアリングの油圧制御に用いたり車両走行
中のビーグルスタビリティコントロール(挙動制御)の
一つのファクターとして使用するようになっている。
【0025】回転センサ20のステータ22はアルミニ
ウムや銀等遮蔽効果のある金属部材でできており、回転
センサ20には図示しない係止突起が設けられ、図1及
び図3に示すように、コンビネーションスイッチブラケ
ット5の係止穴に係止突起を緩衝材を介して係止するこ
とによって固定されるようになっている。また、回転コ
ネクタ10のステータ12も回転センサ20のステータ
22に固定されている。
【0026】一方、回転センサ20のロータ21はリン
グ状のロータセンシング部21aと段付き円柱状のロー
タ固定部21bとからなる。ロータ固定部21bは樹脂
でできており、その縮径部21cがシャフトSのセレー
ションに嵌合してシャフトSの回転と一体に回転するよ
うになっている。ロータセンシング部21aは鉄等の導
電性の部材でできた周方向に幅が可変のリング部材から
なり、該リング部材に磁性材コア内に収容されたコイル
を対向配置して、前記リング部材を回転することによっ
て渦電流の発生度合いをコイルインピーダンスの変動に
変換してこれを検知し、角度信号として取り出すための
ものである。
【0027】なお、回転センサ20のロータ21はシャ
フトSに対して極力小さいクリアランスで取り付けるよ
うになっている。これにより、回転センサ20のロータ
センシング部21aを精度良く回転させることができ、
精度の高い検出を行うことができる。
【0028】一方、コンビネーションスイッチブラケッ
ト(図示せず)は、シャフトカバー6(図3)に固定さ
れている。しかし、シャフトカバー6はシャフトSに対
して若干のずれを伴って固定されていたり、コンビネー
ションスイッチブラケットとシャフトカバー6の固定部
でもずれを伴っていたりしている場合がある。従って、
コンビネーションスイッチブラケットにそのまま回転セ
ンサ20のステータ22を取り付けたのでは、このコン
ビネーションスイッチブラケットのシャフトSに対する
ずれを伴ったままになる。そのため、回転センサ20の
ステータ22とコンビネーションスイッチブラケットの
取り付け部には、このずれを吸収する緩衝材を設けてい
る。これにより、ステータ22は、常にシャフトSに対
して同位置に配置されるようになっている。
【0029】以上の構造を有することで、回転センサ2
0のロータ21及びステータ22の相互のガタ付きを抑
えることができ、回転センサ20の出力信号の精度を高
めることができる。
【0030】回転コネクタ10のロータ11はその内周
部が回転センサ20の縮径部外周と嵌合して一体となっ
ている。従って、この回転センサ付き回転コネクタ1は
シャフトSとの嵌合部が1箇所しかないので、シャフト
Sへの組付けが容易となる。
【0031】続いて、かかる回転センサ付き回転コネク
タ1にウインカーキャンセル機構を取り付けた形態につ
いて説明する。
【0032】図4は回転センサロータ21にキャンセル
カム21kを設けた構造を示している。回転センサロー
タ21は上述の通りシャフトSに嵌合して一体化してい
るので、キャンセルカム21kの跳ね上がりによる振動
が回転センサロータ21に伝わったとしても従来型の回
転センサ60のように回転センサの検出が不正確になる
ということはない。
【0033】また、図5はシャフトSにキャンセルカム
Skを設けた構造を示している。この場合はキャンセル
カムSkの跳ね上がりによる振動が回転センサロータ2
1にほとんど伝わらない。また、仮にこの振動が伝わっ
たとしても従来型の回転センサ60のように回転センサ
の検出が不正確になるということはない。
【0034】さらにまた、構造は複雑になるが、続く実
施形態で紹介する図9に示す構造とキャンセルカムの構
造に関して等価的な構造として、回転コネクタ10のロ
ータ11から回転センサ20の下方まで部材を延在させ
当該部材の先端部をキャンセルカムとして使用しても良
い。この場合キャンセルカムの跳ね上がりによる振動が
回転コネクタ10のロータ11を介して回転センサ20
のロータ21に伝わるが、回転センサロータ21はシャ
フトSに嵌合して一体化しているので、上述と同様に回
転センサ20の検出が不正確になるということはない。
【0035】以上のように本発明の第1の実施形態にか
かる回転センサ付き回転コネクタ1の場合、回転センサ
20がステアリングWの操舵角を正確に検出するととも
に、ウインカーキャンセルカムの跳ね上がりに起因する
悪影響を受けずにすむ。
【0036】なお、回転センサ20のステータ22は、
コンビネーションスイッチブラケット5に直接取り付け
ても良いし、回転コネクタ10のステータ12と一体化
させて、これをコンビネーションスイッチブラケット5
に取り付けるようにしても良い。
【0037】また、回転センサ20のロータ21につい
ても回転コネクタ10のロータ11と一体化させても良
い。これにより、回転コネクタ10のステータ12と回
転センサ20のステータ22の2部品を1部品にでき、
回転コネクタ10のロータ11と回転センサ20のロー
タ21との2部品も1部品にでき、部材費、金型費等が
低減できるという利点を有する。
【0038】また、本発明においては、回転センサ20
に関しては上述の実施形態にかかる検出原理の回転セン
サ20に限定されず、様々な原理の回転センサを利用可
能である。
【0039】続いて、本発明の第2の実施形態にかかる
回転センサ付き回転コネクタについて説明する。
【0040】なお、上述の実施形態と同等の構成につい
ては対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【0041】本発明の第2の実施形態にかかる回転セン
サ付き回転コネクタ2は、図6の概略断面図及び図7の
詳細断面図に示すように、ロータ41がシャフトSに嵌
合する回転センサ40と、回転センサ40を収容しかつ
ロータ31がステアリングWに取り付けられた回転コネ
クタ30とを備えている。
【0042】なお、回転コネクタ30の内部構造や回転
センサ40の内部構造は第1の実施形態の場合と同様で
ある。
【0043】回転センサ40のステータ42はアルミニ
ウムや銀等遮蔽効果のある金属部材でできており、回転
センサ40には図示しない係止突起が設けられ、図7に
示すように、コンビネーションスイッチブラケット5の
係止穴に係止突起を緩衝材を介して係止することによっ
て固定されるようになっている。
【0044】一方、回転コネクタ30のロータ31に
は、これと一体に突出形成されたステアリング連結用突
起31aを備え、当該突起31aをステアリングW(図
7では図示せず)と連結させることにより、ステアリン
グWの回転を回転コネクタ30のロータ31に伝達する
ようになっている。
【0045】即ち、第1の実施形態とは異なり回転コネ
クタ30のロータ31は回転センサ40のロータ41か
らトルクが伝達されるのではなく、ステアリングWから
トルクが伝達される。
【0046】回転センサ40のロータ41はリング状の
ロータセンシング部41aと段付き円柱状のロータ固定
部41bとからなる。ロータ固定部41bは樹脂ででき
ており、その縮径部41c(図7)がシャフトSのセレ
ーションに嵌合してシャフトSと一体になって回転する
ようになっている。
【0047】そして、回転センサ40のロータ41はシ
ャフトSに対して極力小さいクリアランスで取り付けら
れ、精度の高い検出を行うことができる。また、回転セ
ンサ40のステータ42とコンビネーションスイッチブ
ラケットの取り付け部には、コンビネーションスイッチ
ブラケットのシャフトSに対するずれを吸収する緩衝材
を設けている。そして、これらの構造により、回転セン
サ40のロータ41及びステータ42の相互のガタ付き
を抑えることができ、回転センサ40の出力信号の精度
を高めている。
【0048】本発明の第2の実施形態にかかる回転セン
サ付き回転コネクタ2は、以上の構成を有するので、部
品組付け上の観点から言うと、回転コネクタ30と回転
センサ40を個別に組付け可能である。すなわち、これ
らをユニット化するときは、これらのステータ同士を嵌
合させるだけで済む。ユーザの仕様によっては回転セン
サ40が取り付かないタイプもあるが、回転コネクタ3
0のロータ31と回転センサ40のロータ41とが分離
していれば、回転コネクタ30は回転センサ40の有り
無しに関わらず同じ部品で作ることができ、部品の共用
化が図れる。
【0049】続いて、かかる回転センサ付き回転コネク
タ2にウインカーキャンセル機構を取り付けた形態につ
いて説明する。
【0050】図8には回転センサロータ41にキャンセ
ルカム41kを設けた構造を示している。回転センサロ
ータ41は上述の通りシャフトSに嵌合して一体化して
いるので、キャンセルカム41kの跳ね上がりによる振
動が回転センサロータ41に伝わったとしても従来型の
回転センサ60のように回転センサの検出が不正確にな
るということはない。
【0051】また、図9は回転コネクタ30のロータ3
1から回転センサ40の下方まで部材を延在させ当該部
材の先端部をキャンセルカム31kとした構造を示して
いる。この場合キャンセルカム31kの跳ね上がりによ
る振動が回転コネクタ30のロータ31を介して回転セ
ンサ40のロータ41に伝わるが、回転センサロータ4
1はシャフトSに嵌合して一体化しているので、上述と
同様に回転センサ40の検出が不正確になるということ
はない。
【0052】また、図10はシャフトSにキャンセルカ
ムSkを設けた構造を示している。この場合はキャンセ
ルカムSkの跳ね上がりによる振動が回転センサのロー
タ41にほとんど伝わらない。また、仮にこの振動が伝
わったとしても従来型の回転センサ60のように回転セ
ンサの検出が不正確になるということはない。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
にかかる回転センサ付き回転コネクタは、回転センサの
ロータがステアリングシャフトに直接嵌合させている。
また、回転センサのロータはステアリングシャフトに対
して極力ガタ付がでないように嵌合させている。
【0054】すなわち、回転センサ側ロータの回転を、
ステアリングホイールから回転コネクタ側ロータを介し
て伝達させるのではなく、ステアリングシャフトの回転
を回転センサのロータに直接伝達させている。この構造
により、回転センサのロータがステアリングシャフトと
一体化(剛体化)することでステアリングシャフトの回
転角度を回転センサで精度良く検出することができる。
【0055】また、回転コネクタのロータと回転センサ
のロータとの2部品を1部品とすることもでき、これに
より、部材費、金型費等が低減できる。さらにステアリ
ングシャフトとの嵌合部が1箇所しかないので、ステア
リングシャフトへの組付けが容易になる。
【0056】また、本発明の請求項2にかかる回転セン
サ付き回転コネクタは、部品組付け上の観点から回転コ
ネクタと回転センサを個別に組付け可能である。すなわ
ち、これらをユニット化するときは、これらのステータ
同士を嵌合させるだけで済む。ユーザの仕様によっては
回転センサが取り付かないタイプもあるが、回転コネク
タのロータと回転センサのロータとが分離していれば、
回転コネクタは回転センサの有り無しに関わらず同じ部
品で作ることができ、部品の共用化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかる回転センサ付
き回転コネクタの側面図である。
【図2】図1の回転センサ付き回転コネクタの概略断面
図である。
【図3】図2に示した回転センサ付き回転コネクタの詳
細断面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態にかかる回転センサ付
き回転コネクタにキャンセル機構を備えた状態を示す概
略断面図である。
【図5】図4の変形例を示す概略断面図である。
【図6】本発明の第2の実施形態にかかる回転センサ付
き回転コネクタの概略断面図である。
【図7】図6に示した回転センサ付き回転コネクタの詳
細断面図である。
【図8】本発明の第2の実施形態にかかる回転センサ付
き回転コネクタにキャンセル機構を備えた状態を示す概
略断面図である。
【図9】図8の変形例を示す概略断面図である。
【図10】図8の更に別の変形例を示す概略断面図であ
る。
【図11】従来の回転センサ付き回転コネクタの概略断
面図である。
【符号の説明】
1 回転コネクタ 2 回転センサ付き回転コネクタ+ 5 コンビネーションスイッチブラケット 6 シャフトカバー 10 回転コネクタ 11 ロータ 12 ステータ 20 回転センサ 21 ロータ 21a ロータセンシング部 21b ロータ固定部 21c 縮径部 21k キャンセルカム 22 ステータ 30 回転コネクタ 31 ロータ 31a ステアリング連結用突起 31k キャンセルカム 40 回転センサ 41 ロータ 41a ロータセンシング部 41b ロータ固定部 41c 縮径部 41k キャンセルカム 42 ステータ S ステアリングシャフト Sk キャンセルカム W ステアリングホイール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安倍 文彦 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 金 東治 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 田中 賢吾 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 Fターム(参考) 3D030 DB25 DC29

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステアリングに搭載された電気部品を車
    体側と電気的に接続する回転コネクタと、ステアリング
    の回転角度を検出する回転センサとを備えた回転センサ
    付き回転コネクタにおいて、 前記回転センサのロータがステアリングシャフトに直接
    取り付けられるようになっているとともに、前記回転コ
    ネクタのロータが前記回転センサのロータに追従して回
    転するようになっていることを特徴とする回転センサ付
    き回転コネクタ。
  2. 【請求項2】 ステアリングに搭載された電気部品を車
    体側と電気的に接続する回転コネクタと、ステアリング
    の回転角度を検出する回転センサとを備えた回転センサ
    付き回転コネクタにおいて、 前記回転センサのロータがステアリングシャフトに直接
    取り付けられるようになっているとともに、前記回転コ
    ネクタのロータが前記ステアリングの回転に追従して回
    転するようになっていることを特徴とする回転センサ付
    き回転コネクタ。
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