JP2014172405A - 回転コネクタ装置の断線検知回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、誤動作を起こさずに回転コネクタ装置の断線を検知できる断線検知回路を提供することにある。
【解決手段】回転コネクタ装置１２の断線検知回路１０は、回転コネクタ装置１２の第１配線Ｌ１と並列に収納された第２配線Ｌ２、パルスを送出する送出部１４、パルスを受信する受信部１６、断線の有無を判定する制御部１８を備える。制御部１８は、受信部１６でパルスを受信すると、第１配線Ｌ１が断線していないと判定する。受信部１６がパルスを受信できなければ、第１配線Ｌ１の断線と判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定側の電気回路と回転側の電気回路とを電気接続する回転コネクタ装置において、その回転コネクタ装置の断線を検知するための断線検知回路に関するものである。

従来、自動車等の車体にホーンが備えられている。ホーンＨを駆動させるためのホーン回路４０は、図４のような構成になっている。ホーン回路４０は、車体側（固定側）に電源Ｂ、ホーン用リレーＲｙ、ホーンＨが備えられ、ステアリングホイール側（回転側）にホーンスイッチＨＳが備えられる。ホーンスイッチＨＳを押すと、ホーン用リレーＲｙに電流が流れ、ホーン用リレーＲｙがオンになる。直流電源ＢからホーンＨに電力が供給され、ホーンＨが駆動する。

車体側の電気回路は固定されているが、ステアリングホイール側の電気回路は回転する。それらの電気回路同士を電気接続するために、回転コネクタ装置が使用されている。図５に示す回転コネクタ装置１２は、車体側の固定ケース５２とステアリングホイール側の回転ケース５４が備えられる。固定ケース５２と回転ケース５４とは回転可能に嵌め合わされている。車体に対してステアリングホイールが回転すると、回転ケース５４も固定ケース５２に対して回転する。

固定ケース５２と回転ケース５４の間に環状の空間５６が形成されている。その空間５６にフラットケーブル５８が収納され、フラットケーブル５８は導通可能な配線を備えている。フラットケーブル５８は可撓性のケーブルであり、一方向に巻かれた後、Ｕ字状に反転されている。フラットケーブル５８の巻き数に応じて、回転ケース５４を所定角度回転させることができる。フラットケーブル５８は、固定ケース５２と回転ケース５４に備えられたコネクタに接続される。それらのコネクタは、車体とステアリングホイールにそれぞれ備えられた電気回路に接続されている。図４のホーン回路４０であれば、ホーンスイッチＨＳとホーン用リレーＲｙがフラットケーブル５８の配線を介して接続される。

ホーンＨは、運転時だけでなく、事故時に所在を知らせるために使用する場合もあり、ホーン回路４０は必ず動作保証すべき重要保安部品である。フラットケーブル５８は、上記のように、回転ケース５４の回転に応じて摺り動いたり、屈曲したりするため、断線の懸念がある。図４のホーン回路４０であれば、実際にホーンスイッチＨＳをオンにするまでホーンＨが駆動するか否かを判断できない。そのため、ホーン回路４０の動作保証をおこなうために、回転コネクタ装置１２のフラットケーブル５８の断線の有無を検出する必要がある。

断線の有無を検出するために、図６のホーン回路６０のように、ホーンスイッチＨＳと並列に抵抗ＲｘとスイッチＳＷ'を接続することが考えられる。スイッチ操作によって、適宜ホーン信号線ＨＬに電流を流し、抵抗Ｒｘへの導通を確認する。しかし、ホーン用リレーＲｙに電流が流れるため、電流が大きくなるとホーンＨが動作する。ホーン用リレーＲｙが動作しない程度の電流になるように抵抗Ｒｘを調節することが考えられるが、ノイズによって電流を検知できないおそれがある。

また、特許文献１には、電源供給線と並列にリターン線を設け、制御ＩＣがリターン線を介して負荷側の電圧を検知する回路が開示されている。制御ＩＣが検知する電圧の違いにより、断線の有無を判断する。同様に、図７のホーン回路７０のように、フラットケーブル５８の配線Ｌ１に並列にリターン線Ｌｒ、およびそのリターン線Ｌｒを介して回転側の回路の電圧を検出する制御ＩＣ７２を備えることが考えられる。しかし、図６のホーン回路６０と同様に、ホーン用リレーＲｙに電流が流れるので、ホーンＨが動作するおそれがある。また、ホーン用リレーＲｙが動作しない程度の電流であれば、ノイズによって正確に断線を検知できないおそれがある。

特開２００９−８９５２９号公報

本発明の目的は、誤動作を起こさずに回転コネクタ装置の断線を検知できる断線検知回路を提供することにある。

回転コネクタ装置は、固定側の回路と回転側の回路を電気接続するために、固定ケースに対して回転ケースが回転可能に配置され、固定ケースと回転ケースとの間の空間に第１配線を配置されている。回転コネクタ装置の断線検知回路は、前記回転コネクタ装置の空間において、第１配線と並列に配置された第２配線と、前記第１配線または第２配線に対してパルスまたは交流信号を送出する送出部と、前記第１配線および第２配線を通して該パルスまたは交流信号を受信する受信部と、前記受信の有無によって断線の有無を判定する制御部とを備える。

送出部からパルスまたは交流信号を送出する。第１配線等が断線したりしていなければ、パルスまたは交流信号は第１および第２配線を通過して受信部で受信される。制御部はパルスの受信の有無を利用して断線の有無を判定する。

また、断線検知回路は、前記回転コネクタ装置の空間において、第１配線と並列に配置された第２配線と、前記第１配線に対してパルスまたは交流信号を送出する送出部と、前記第１配線を通してパルスまたは交流信号を受信する受信部と、前記第２配線の両端に設けられ、該第２配線を通してパルスまたは交流信号の送出および受信のデータの送受をおこなう通信部と、前記データの一致または不一致によって断線の有無を判定する制御部とを備えた構成であっても良い。第２配線を介してパルスまたは交流信号の送受のデータを通信し、それらの一致または不一致によって断線の有無を判定する。

前記固定側の回路が直流電源および該直流電源によって動作する回路を備え、前記送出部および受信部に対して直流成分をカットするコンデンサを備える。コンデンサによって直流成分をカットし、送出部および受信部に直流電源の影響を無くす。

前記制御部は、送出されたパルス数と受信したパルス数を比較し、一致または不一致によって断線の有無を判定する。パルス数の送受だけでなく、パルス数をカウントし、パルス数によって断線の有無を判定する。

前記送出部が送出するパルスがパルス幅変調されたパルスである。パルス数およびパルス幅によって断線の有無を判定する。

本発明によると、直流電源を使用せずに断線を検知している。ホーンを駆動させることはなく、使用するパルスや交流信号の値を高くすることができ、ノイズの影響を受けることなく断線を検知できる。ノイズの影響を受けないため、誤検知を防止できる。

本発明の回転コネクタ装置の断線検知回路を示す図である。 通信線を使用した本発明の回転コネクタ装置の断線検知回路を示す図である。 複数の配線を選択する断線検知回路を示す図である。 ホーン回路を示す図である。 回転コネクタ装置を示す図である。 従来の回転コネクタ装置の断線検知回路を示す図である。 従来の回転コネクタ装置の断線検知回路を示す図である。

本発明の回転コネクタ装置の断線検知回路について図面を使用して説明する。従来と同様に、ステアリングホイール側にホーンスイッチが備えられ、ホーン用リレー、ホーンおよび電源が車体側に備えられる。ステアリングホイール側の回路と車体側の回路が回転コネクタ装置で接続される。回転コネクタ装置は従来と同じである。ホーン回路や回転コネクタ装置は従来技術と同じであり、説明を省略する。

図１に示す本発明の回転コネクタ装置１２の断線検知回路１０は、回転コネクタ装置１２の第１配線Ｌ１と並列に収納された第２配線Ｌ２、パルスを送出する送出部１４、パルスを受信する受信部１６、断線の有無を判定する制御部１８を備える。

従来技術で説明したように回転コネクタ装置１２にはフラットケーブル５８が収納されている。フラットケーブル５８には複数の配線が並列に配置されており、第１配線Ｌ１と第２配線Ｌ２は１本のフラットケーブル５８に含まれる。ステアリングホイール側の回路において、第１配線Ｌ１と第２配線Ｌ２が電気接続される。

送出部１４は第２配線Ｌ２に接続される。送出部１４は制御部１８からの指令により、所望のパルスを送出するパルス発振回路を備える。パルスは第２配線Ｌ２と第１配線Ｌ１を通り、受信部１６で受信される。受信部１６は、第１配線Ｌ１とホーン用リレーＲｙとの間に接続され、パルスがホーン用リレーＲｙに印加されることがない。パルスによってホーンＨが駆動しない。なお、パルスが第２配線Ｌ２から第１配線Ｌ１を通ったが、逆に第１配線Ｌ１から第２配線Ｌ２を通るように構成しても良い。

受信部１６はパルスの電圧を検知する回路である。受信部１６の入力側には、所望のパルスが受信部１６に入力されるように抵抗Ｒ１，Ｒ２やダイオードＤ１，Ｄ２を接続している。パルスの電圧が所望の値になるように、受信部１６の入力とアースとの間に高抵抗（例えば１００ｋΩ）の抵抗Ｒ１を挿入し、抵抗Ｒ１でパルスを受ける。また、受信部１６への電圧を一定範囲にして受信部１６などを保護するために、定電圧源Ｖｃｃに接続されたダイオードＤ１、アースに接続されたダイオードＤ２を設ける。受信部１６への電圧を調節するために受信部１６への入力に抵抗Ｒ２（例えば２ｋΩ）を設ける。抵抗Ｒ１，Ｒ２とダイオードＤ１，Ｄ２は、受信部１６の実際の回路構成に応じて適宜変更や削除をおこなっても良い。

また、送出部１４の出力側および受信部１６の入力側には、コンデンサＣが設けられる。車体側の回路にホーンＨを動作させるために直流電源Ｂが設けられており、この直流電源Ｂの影響を受けないためである。コンデンサＣは、例えば０．１μＦである。

制御部１８は、受信部１６でパルスを受信すると、第１配線Ｌ１が断線していないと判定する。断線検知回路１０が第１配線Ｌ１の両端に接続されているため、受信部１６がパルスを受信できなければ、第１配線Ｌ１の断線の可能性が高い。第１配線Ｌ１と第２配線Ｌ２は同じ回転コネクタ装置１２に使用されているため、第２配線Ｌ２が断線したときは、第１配線Ｌ１も断線している可能性が高い。したがって、受信部１６がパルスを受信できなければ、第１配線Ｌ１の断線と判断する。また、第１配線Ｌ１の断線のかわりに、回転コネクタ装置１２の不具合と判断しても良い。

自動車のダッシュボードなどに第１配線Ｌ１の断線を知らせるランプなどを取り付け、制御部１８からの指令によってランプを点灯するなどして、ドライバーに断線を知らせる。または、警報音を発するようにしても良い。第１配線Ｌ１ではなく、ホーン回路４０または回転コネクタ装置１２の不具合としてドライバーに知らせるようにしても良い。

なお図１では、送出部１４、受信部１６および制御部１８が別々の部品になっているが、それらは１個のＩＣ（Integrated Circuit）などで構成されても良い。送出部１４、受信部１６および制御部１８を駆動させるための電源は、直流電源Ｂから得ても良いし、別途設けても良い。

以上のように、本発明の断線検知回路１０は第１配線Ｌ１の両端に接続されており、ホーン用リレーＲｙに電流が流れない。従来のようにホーンＨが動作することはなく、断線を検出できる。直流電源Ｂの影響を受けずに断線を検知できる。ホーン回路４０に影響を与えないため、パルスの電圧を高くし、ノイズの影響を低減することも可能になる。断線の誤検知を防止できる。

図１の断線検知回路１０において、送出部１４が複数のパルスを連続して送出しても良い。制御部１８の指令によって、送出部１４は指定された数のパルスを送出する。受信部１４はパルスカウンターを備える。パルスカウンターは、パルス数を計数する。制御部１８は送出部１４に指令したパルス数と受信部１６で受信されたパルス数を比較する。パルス数が一致すれば、第１配線Ｌ１が断線していないと判定する。パルス数が一致しなければ、第１配線Ｌ１が断線し、ノイズを受信している可能性がある。制御部１８は第１配線Ｌ１が断線していると判定し、実施例１のようにドライバーに知らせる。

単純にパルス数を比較する以外に、単位時間あたりのパルス数を比較しても良い。長時間連続してパルスを送出する場合に、単位時間あたりのパルス数を比較する。単位時間で所望のパルス数であれば、第１配線Ｌ１が断線していないと判定する。所望のパルス数にならなければ、第１配線Ｌ１が断線している可能性が高く、制御部１８は第１配線Ｌ１が断線していると判定する。

また、連続して送出するパルスはＰＷＭ（パルス幅変調）されたパルスであっても良い。制御部１８の指令によって送出部１４はパルス幅変調をおこないながらパルスを送出する。制御部１８において、出力されたパルスのパルス幅は既知になっている。受信部１６は、パルスを計数し、さらにパルス幅を測定する。パルス幅の測定は、たとえば、パルスのエッジを検出する回路、基準パルスを発振する回路、基準パルスの数をカウントする回路でおこなう。パルス幅は、パルスのエッジを検出し、エッジからエッジまでに含まれる基準パルスの数でパルス幅が求められる。

制御部１８は、送出部１４に指令したパルスのパルス数と受信部１６で受信されたパルスのパルス数を比較し、さらに送出部１４に指令したパルスのパルス幅と受信部１６で受信されたパルスのパルス幅を比較する。それらが一致すれば、第１配線Ｌ１は断線していないと判定する。一致しなければ上記の実施例と同様に、第１配線Ｌ１が断線していると判定する。送出したパルスか否かの判断の精度が高まり、ノイズなどの影響を除去できる。誤った断線検知を防止できる。

なお、パルスがＰＷＭでなくとも、受信部１６が受信したパルス幅を求めるようにしても良い。制御部１８は、送信したパルスのパルス幅と受信したパルスのパルス幅を比較する。受信部１６で受信されたパルスが送出部１４で送出されたパルスであるか否かの判断をおこなうことができる。パルス幅が一致すれば送信したパルスを受信しており、第１配線Ｌ１が断線していないと判定できる。パルスを受信しても、パルス幅が異なればノイズなどを受信している可能性があり、第１配線Ｌ２が断線していると判定できる。

図２のように、ステアリングホイール側と車体側にそれぞれＥＣＵ（Electrical Control Unit）２２が備えられている場合、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信線を利用した断線検知回路２０であっても良い。回転コネクタ装置１２の両端にＥＣＵ２２が接続されている。

断線検知回路２０は、回転コネクタ装置１２の空間の中の第１配線Ｌ１と第２配線Ｌ２、第２配線Ｌ２の両端に接続された通信部２４、交流信号を送出する送出部１４、交流信号を受信する受信部１６、断線の有無を判断する制御部１８を備える。通信部２４、送出部１４、受信部１６および制御部１８がＥＣＵ２２の中に含まれている。

実施例１と同様に第１配線Ｌ１の両端に断線検知回路２０が接続されている。回転コネクタ装置１２の中で第１配線Ｌ１と並列に第２配線Ｌ２が設けられており、第２配線Ｌ２がＣＡＮ通信線などの通信線に相当する。また、受信部１６の入力側にオペアンプＯＰを接続している。オペアンプＯＰの内部インピーダンスは高く、図１の抵抗Ｒ１と同様に交流信号を受け、所望の交流信号を受信部１６に入力できる。受信部１６の回路構成によっては、オペアンプＯＰを削除しても良い。

送出部１４は制御部１８の指令によって交流信号を第１配線Ｌ１に送出する。制御部１８から通信部２４と第２配線Ｌ２を介して受信部１６に交流信号を送出したことおよび交流信号を受信後に受信した交流信号を返信する内容のデータを送信する。

受信部１６は、交流信号を受信すると、通信部２４と第２配線Ｌ２を介して受信した交流信号を送信する。制御部１８は、送信した交流信号と受信した交流信号が一致したときに、第１配線Ｌ１が断線していないと判定する。制御部１８は第１配線Ｌ１が断線していると判定し、実施例１のようにドライバーに知らせる。

また、受信部１６は、制御部１８から上記データを受信してから一定時間に交流信号を受信しなければ、その旨を含むデータを通信部２４と第２配線Ｌ２を介して制御部１８に送る。制御部１８は第１配線Ｌ１が断線していると判定し、実施例１のようにドライバーに知らせる。

さらに、制御部１８から受信部１６に送るデータの中に、送信した交流信号の内容を含めておいても良い。受信部１６は、データに含まれる交流信号と同一の交流信号を受信したときに、制御部１８に返信する。一定時間、同一のデータを受信できなければ、制御部１８にそのことを送信する。制御部１８は、受信部１６から返信されたデータに基づいて、第１配線Ｌ１の断線の有無を判定する。

本実施例では交流信号を使用したが、実施例１や２と同様にパルスを使用しても良い。通信部２４はパルスの送信または受信のデータを送る。また、上記実施例でパルスの代わりに交流信号を送受しても良い。

上記の断線検知回路１０，２０をホーン回路４０に適用したが、断線検知回路１０，２０が適用される回路はホーン回路４０に限定されない。回転コネクタ装置１２のフラットケーブル５８に含まれる配線に対し、本発明は適用できる。また、フラットケーブル５８には複数の配線が備えられており、その１本ずつに本発明の断線検知回路１０，２０を適用しても良い。さらに、図３の断線検知回路３０のように、第１配線Ｌ１が複数であり、スイッチＳｗで各配線Ｌ１を選択する構成であっても良い。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

１０、２０：断線検知回路
１２：回転コネクタ装置
１４：送出部
１６：受信部
１８：制御部
２２：ＥＣＵ
２４：通信部
Ｌ１，Ｌ２：配線

Claims (5)

1. 固定側の回路と回転側の回路を電気接続するために、固定ケースに対して回転ケースが回転可能に配置され、固定ケースと回転ケースとの間の空間に第１配線を配置した回転コネクタ装置の断線検知回路であって、
   前記回転コネクタ装置の空間において、第１配線と並列に配置された第２配線と、
   前記第１配線または第２配線に対してパルスまたは交流信号を送出する送出部と、
   前記第１配線および第２配線を通して該パルスまたは交流信号を受信する受信部と、
   前記受信によって第１配線の断線が無く、受信しないと第１配線が断線であると判定する制御部と、
   を備えた回転コネクタ装置の断線検知回路。
2. 固定側の回路と回転側の回路を電気接続するために、固定ケースに対して回転ケースが回転可能に配置され、固定ケースと回転ケースとの間の空間に第１配線を配置した回転コネクタ装置の断線検知回路であって、
   前記回転コネクタ装置の空間において、第１配線と並列に配置された第２配線と、
   前記第１配線に対してパルスまたは交流信号を送出する送出部と、
   前記第１配線を通してパルスまたは交流信号を受信する受信部と、
   前記第２配線の両端に設けられ、該第２配線を通してパルスまたは交流信号の送出および受信のデータの送受をおこなう通信部と、
   前記データの一致によって第１配線の断線が無く、データの不一致によって第１配線が断線であると判定する制御部と、
   を備えた回転コネクタ装置の断線検知回路。
3. 前記固定側の回路が直流電源および該直流電源によって動作する回路を備え、
   前記送出部および受信部に対して直流成分をカットするコンデンサを備えた
   請求項１または２の回転コネクタ装置の断線検知回路。
4. 前記制御部が、送出されたパルス数と受信したパルス数を比較し、一致によって断線が無く、不一致によって断線が有ると判定する請求項１から３のいずれかの回転コネクタ装置の断線検知回路。
5. 前記送出部が送出するパルスがパルス幅変調されたパルスであり、
   前記制御部が、送出されたパルスのパルス幅と受信したパルスのパルス幅を比較し、一致によって断線が無く、不一致によって断線が有ると判定する請求項１から４のいずれかの回転コネクタ装置の断線検知回路。

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