JPH11185917A - 角度検出機能付き回転コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 径方向にも厚さ方向にも小型化が可能で、構
造の簡単な角度検出機能付き回転コネクタを実現する。 【解決手段】 ステアリングシャフト９のハウジング２
にステータ側コア５を固着し、このコアにコイル６と反
射式ホトセンサ７とを設ける。ステアリングホイール１
０に可動側のカバー１１を取付け、このカバーにロータ
側コア１２を固着し、ステータ側コアとロータ側コアと
の間にエアギャップを確保する。ロータ側コアにステー
タ側コアのコイルに対向するコイル１３を設けると共
に、コードパターンを有する反射式のコード板１４を貼
着し、コイル６とコイル１３間の磁束結合を利用してス
テアリングホイールに搭載されたエアバッグインフレー
タ等の電気部品を固定側へ電気的に接続し、コード板１
４の変位に伴なうホトセンサ７の出力変化からステアリ
ングホイールの回転角度を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のステアリ
ングホイールに搭載されたエアバッグインフレータ等の
電気部品をステアリングコラム側に対して接続する回転
コネクタに係り、特に、ステアリングホイールの回転角
度を検出する機能を備えた角度検出機能付き回転コネク
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、自動車のステアリングホイールと
ステアリングコラムとの間には、ステアリングホイール
に搭載されたホーンスイッチやエアバッグインフレータ
等をステアリングコラム側へ電気的に接続するための回
転コネクタが配設されているが、近年、ステアリングホ
イールの回転角度をアングルセンサで検出し、このアン
グルセンサから得られる回転情報に基づいてサスペンシ
ョンの減衰力制御やオートマチックトランスミッション
のシフトポジション制御等を行うシステムが採用されて
いる。

【０００３】従来より、実公平６−３５８５６号公報に
開示されているように、外側の回転コネクタと内側のア
ングルセンサを互いに一体化した組立構造体をステアリ
ングシャフトの回りに配設したものが知られている。こ
の場合、回転コネクタは渦巻き状のケーブルを一対のケ
ース内に収納したもので、その回転側ケースはステアリ
ングシャフトと一体回転するロータ部材に連結され、固
定側ケースはステアリングコラム等のステータ部材に固
定されている。また、アングルセンサは抵抗接触式のロ
ータリエンコーダからなり、その可動板は回転コネクタ
の回転側ケースに一体化され、固定板は回転コネクタの
固定側ケースに一体化されている。したがって、ステア
リングホイールを回転操作すると、それに連動して回転
コネクタの回転側ケースとアングルセンサの可動板が回
転し、ステアリングホイールとステアリングコラム間の
電気的接続が回転コネクタによって維持されると共に、
ステアリングホイールの操舵角度や操舵方向等の回転情
報をアングルセンサによって検出することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
れば、ステアリングシャフトの回りにアングルセンサと
回転コネクタが同心円状に配設されているため、アング
ルセンサと回転コネクタをステアリングシャフトの軸線
方向に沿って積層配置したものに比べると薄型化を図れ
るが、その反面、径方向の寸法が大きくなるという問題
がある。また、アングルセンサと回転コネクタは一体化
されて１つの組立構造体をなしているが、一体化される
前は個々のアングルセンサと回転コネクタとして製造さ
れるため、部品点数が多く構造も複雑化するという問題
もある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転コネクタ
を非接触な磁束結合式のロータリトランスで構成し、こ
のロータリトランスのエアギャップ内に光学式ロータリ
エンコーダのコード板を配置することとする。このよう
に構成すると、回転コネクタ自身の薄型化が図れるのみ
ならず、回転コネクタの構成部品である一対のコアのい
ずれか一方の対向面にコード板を固着することができる
ため、ステアリングシャフトの狭いスペースに角度検出
機能付き回転コネクタを配置することができ、その構造
を簡略化することもできる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の角度検出機能付き回転コ
ネクタでは、自動車のステアリングホイールに搭載され
た電気部品をステアリングコラム側へ接続する接続手段
と、前記ステアリングホイールの回転角度を検出する検
出手段とを具備し、前記接続手段が、前記ステアリング
ホイールに連動して回転するロータ側コアと、このロー
タ側コアにエアギャップを介して対向配置されたステー
タ側コアと、これらロータ側コアとステータ側コアのそ
れぞれの対向面に配設されたリング状コイルとを有し、
前記検出手段が、前記ロータ側コアとステータ側コアの
いずれか一方の対向面に設けられたコード板と、このコ
ード板と相対的に回転して回転情報を検出する受発光素
子とを有している。

【０００７】このように構成すると、ステアリングホイ
ールとステアリングコラム間の電気的接続が非接触な磁
束結合式のロータリトランスで構成される接続手段を介
して行われ、該ロータリトランスの構成部材である一対
のコアに設けられたコード板と受発光素子とで構成され
る検出手段によってステアリングホイールの回転角度の
検出が行われるため、径方向にも厚さ方向にも小型化さ
れた角度検出機能付き回転コネクタを実現することがで
き、その構造を簡略化することもできる。

【０００８】前記コード板と前記受発光素子は一対のコ
アに振り分けて配設されていれば良いが、コード板をロ
ータ側コアの対向面に配設し、受発光素子をステータ側
コアまたはその近傍のステータ部材に配設すると、受発
光素子から出力される信号処理をステータ側で行うこと
ができる。

【０００９】また、前記受発光素子によるコード板の検
出方法は光透過式でも良いが、反射部と非反射部からな
るコードパターンが設けられた光反射式のコード板を用
いると、コード板と受発光素子の両方をエアギャップを
介して対向配置することができるため、径方向の寸法を
小さくする上で好ましい。

【００１０】また、前記ステータ側コアが取り付けられ
る部材はステータ部材であれば何でも良いが、特に、ス
テータ側コアをストークスイッチの外殻を形成するハウ
ジングに固定すると、該ハウジングをステータ側コアの
ケースとして兼用することができる。

【００１１】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明の第１実施例に係る角度検出機能付き回転
コネクタをステアリング装置へ組み込んだ状態を示す断
面図、図２は図１の主要部品を示す分解斜視図である。

【００１２】これらの図に示すように、ステアリング装
置のステータ部材であるステアリングコラム１上にハウ
ジング２が取り付けられており、このハウジング２はコ
ラムカバー３によって覆われている。ハウジング２には
一対のストークスイッチ４が収納されており、これらス
トークスイッチ４の操作レバー４ａはコラムカバー３を
挿通して外部へ突出している。ハウジング２の上部開口
端にリング状のステータ側コア５が固着されており、こ
のステータ側コア５は強磁性のフェライト材からなる。
ステータ側コア５の上面に同心円状に配列された例えば
３つの収納溝５ａが形成されており、各収納溝５ａ内に
所定ターン数巻回されたコイル６がそれぞれ収納されて
いる。各収納溝５ａの一部は凹所５ｂとなっており、こ
の凹所５ｂ内に複数組の受発光素子を有する反射式ホト
センサ７が収納されている。各コイル６とホトセンサ７
はハウジング２の内底面に配設されたプリント基板８に
リード線やＦＰＣ等を介して接続された後、このプリン
ト基板８のコネクタユニット８ａに集約されて図示せぬ
信号処理回路に接続されている。なお、以上説明した部
材はステアリングシャフト９の回りに配設され、全て固
定側の部材である。

【００１３】ステアリングシャフト９の上端にステアリ
ングホイール１０がナット等を用いて固定されており、
このステアリングホイール１０にカバー１１がねじ止め
等を用いて固定されている。カバー１１の下部外周縁に
スカート部１１ａが形成されており、このスカート部１
１ａはハウジング２の上部外周縁と軸線方向にオーバー
ラップしてラビリンスシールを形成し、内部に塵埃等の
異物が侵入するのを防止している。カバー１１の下部開
口にリング状のロータ側コア１２が固着されており、こ
のロータ側コア１２も強磁性のフェライト材からなる。
ロータ側コア１２の下面に同心円状に配列された例えば
３つの収納溝１２ａが形成されており、各収納溝１２ａ
内に所定ターン数巻回されたコイル１３がそれぞれ収納
されている。ロータ側コア１２の下面に各コイル１３を
覆うようにリング状のコード板１４が貼着されており、
このコード板１４の下面に反射部と非反射部を交互に配
列した複数組のコードパターン１４ａが形成されてい
る。コード板１４とステータ側コア５との間に所定のエ
アギャップが確保されており、このエアギャップを使っ
てコード板１４とホトセンサ７を配置し、コード板１４
とホトセンサ７はこのエアギャップを介して対向し、こ
れらコード板１４とホトセンサ７によって光反射式のロ
ータリエンコーダ（検出手段）が構成されている。ま
た、ステータ側コア５とロータ側コア１２のそれぞれの
コイル６，１３はエアギャップとコード板１４を介して
対向しており、これらステータ側コア５とロータ側コア
１２および各コイル６，１３によってロータリトランス
（接続手段）が構成されている。各コイル１３はカバー
１１の内部に配設されたプリント基板１５にリード線や
ＦＰＣ等を介して接続された後、このプリント基板１５
のコネクタユニット１５ａに集約されてステアリングホ
イール１０に搭載された図示せぬ電気部品に接続されて
いる。本実施例では、１つのコイル１３がエアバッグイ
ンフレータを動作させるための起爆回路に、他のコイル
１３が電源供給回路に、残りのコイル１３がユーザによ
って操作されるスイッチ類にそれぞれ接続されている
が、コイル１３の数やそこに接続される電気部品の種類
は必要に応じて適宜選択することができる。なお、これ
らカバー１１やロータ側コア１２およびコード板１４等
の部材はステアリングシャフト９の回りに配設され、全
てステアリングホイール１０に連動して回転する可動側
の部材である。

【００１４】このような構成において、ステアリングホ
イール１０を正逆いずれかの方向へ回転すると、それに
連動して前述した可動側の部材が固定側の部材に対して
回転し、ステータ側コア５の各コイル６とロータ側コア
１２の各コイル１３を介して可動側と固定側間の電気的
接続が非接触な磁束結合で行われる。例えば、前述した
エアバッグインフレータの起爆回路と電源供給回路につ
いては、ステータ側コア５の２つのコイル６に所定周波
数の交流電圧を入力し、これらコイル６を１次コイルと
してロータ側コア１２の対向するコイル１３に２次電流
周波数を出力すると、起爆回路に衝突時の起爆信号を伝
送したり、電源供給回路のコンデンサに蓄電することが
でき、前述したスイッチ類については、ロータ側コア１
２の残りのコイル１３を１次コイルとしてステータ側コ
ア５の残りのコイル６に２次電流周波数を出力すると、
各スイッチのオン信号を固定側の信号処理回路に伝送す
ることができる。

【００１５】また、ステアリングホイール１０の回転に
連動してロータ側コア１２が回転すると、ロータ側コア
１２の下面に取付けられたコード板１４とステータ側コ
ア５に取付けられたホトセンサ７の相対角度が変化する
ため、ホトセンサ７の発光素子から出射されて受光素子
に戻る光がコード板１４のコードパターン１４ａで反射
と吸収を繰り返す。その結果、ホトセンサ７の受光素子
から位相の異なる数種類の正弦波が出力され、これらを
波形成形してＡ，Ｂ相信号やＺ相信号を得ることによ
り、ステアリングホイール１０の回転角度や回転方向等
の回転情報を検出することができる。

【００１６】図３は本発明の第２実施例に係る角度検出
機能付き回転コネクタをステアリング装置へ組み込んだ
状態を示す断面図であり、図１に対応する部分に同一符
号を付すことにより重複する説明は省略する。

【００１７】本実施例が前述した第１実施例と相違する
点は、検出手段として光反射式のロータリエンコーダに
代えて光透過式のロータリエンコーダを用いたことにあ
り、それ以外の構成は基本的に同じである。すなわち、
ロータ側コアとステータ側コアの間のエアギャップを使
ってロータ側コア１２の下面に貼着されたコード板１６
の外周部はカバー１１から突出しており、この突出部分
に同一トラック上に多数のスリットを配列したコードパ
ターン（図示せず）が複数組形成されている。一方、ハ
ウジング２の上部に透過式ホトセンサ１７が取付けられ
ており、このホトセンサ１７の発光素子１７ａと受光素
子１７ｂはコード板１６のコードパターンを介して対向
している。なお、カバー１１の外周面にコラムカバー３
の上部開口端とオーバーラップする突部１１ｂが形成さ
れており、この突部１１ｂによってラビリンスシールを
形成し、内部に塵埃等の異物が侵入するのを防止してい
る。

【００１８】このような構成において、ステアリングホ
イール１０に搭載された電気部品と固定側との電気的接
続は、前述した第１実施例と同様に、ステータ側コア５
とロータ側コア１２および各コイル６，１３とで構成さ
れるロータリトランスによって行われ、ステアリングホ
イール１０の回転角度はコード板１６とホトセンサ１７
とで構成される光透過式のロータリエンコーダによって
行われる。

【００１９】なお、上記各実施例では、ロータリトラン
スと光学式ロータリエンコーダの構成部品を全てストー
クスイッチ４のハウジング２とカバー１１に組み込んだ
場合について説明したが、これらの部品を回転可能に連
結された一対のケース内に組み込み、該ケースをハウジ
ング２等の固定側部材とカバー１１等の可動側部材との
間に配設しても良い。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００２１】自動車のステアリングホイールに搭載され
た電気部品をステアリングコラム側へ接続する接続手段
と、前記ステアリングホイールの回転角度を検出する検
出手段とを具備し、前記接続手段が、前記ステアリング
ホイールに連動して回転するロータ側コアと、このロー
タ側コアにエアギャップを介して対向配置されたステー
タ側コアと、これらロータ側コアとステータ側コアのそ
れぞれの対向面に配設されたリング状コイルとを有し、
前記検出手段が、前記ロータ側コアとステータ側コアの
いずれか一方の対向面に設けられたコード板と、このコ
ード板と相対的に回転して回転情報を検出する受発光素
子とを有するように構成すると、ステアリングホイール
とステアリングコラム間の電気的接続が非接触な磁束結
合式のロータリトランスで構成される接続手段を介して
行われ、該ロータリトランスの構成部材である一対のコ
アに設けられたコード板と受発光素子とで構成される検
出手段によってステアリングホイールの回転角度の検出
が行われるため、径方向にも厚さ方向にも小型化された
角度検出機能付き回転コネクタを実現することができ、
その構造を簡略化することもできる。

【００２２】また、前記コード板をロータ側コアの対向
面に配設し、前記受発光素子をステータ側コアまたはそ
の近傍のステータ部材に配設すると、受発光素子から出
力される信号処理をステータ側で行うことができる。

【００２３】また、前記受発光素子によるコード板の検
出方法として、反射部と非反射部からなるコードパター
ンが設けられた光反射式のコード板を用いると、コード
板と受発光素子の両方をエアギャップを介して対向配置
することができるため、径方向の寸法を小さくする上で
好ましい。

【００２４】また、前記ステータ側コアをストークスイ
ッチの外殻を形成するハウジングに固定すると、該ハウ
ジングをステータ側コアのケースとして兼用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る角度検出機能付き回
転コネクタをステアリング装置へ組み込んだ状態を示す
断面図である。

【図２】図１の主要部品を示す分解斜視図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る角度検出機能付き回
転コネクタをステアリング装置へ組み込んだ状態を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ ステアリングコラム ２ ハウジング ５ ステータ側コア ５ａ 収納溝 ５ｂ 凹所 ６，１３ コイル ７，１７ ホトセンサ ９ ステアリングシャフト １０ ステアリングホイール １１ カバー １２ ロータ側コア １２ａ 収納溝 １４，１６ コード板 １４ａ コードパターン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車のステアリングホイールに搭載さ
   れた電気部品をステアリングコラム側へ接続する接続手
   段と、前記ステアリングホイールの回転角度を検出する
   検出手段とを具備し、 前記接続手段が、前記ステアリングホイールに連動して
   回転するロータ側コアと、このロータ側コアにエアギャ
   ップを介して対向配置されたステータ側コアと、これら
   ロータ側コアとステータ側コアのそれぞれの対向面に配
   設されたリング状コイルとを有し、 前記検出手段が、前記ロータ側コアとステータ側コアの
   いずれか一方の対向面に設けられたコード板と、このコ
   ード板と相対的に回転して回転情報を検出する受発光素
   子とを有する、ことを特徴とする角度検出機能付き回転
   コネクタ。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、前記コード板
   が前記ロータ側コアの対向面に配設され、前記受発光素
   子が前記ステータ側コアまたはその近傍に配設されてい
   ることを特徴とする角度検出機能付き回転コネクタ。
3. 【請求項３】 請求項１または２の記載において、前記
   コード板に反射部と非反射部からなるコードパターンが
   設けられていることを特徴とする角度検出機能付き回転
   コネクタ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか記載におい
   て、前記ステータ側コアがストークスイッチの外殻を形
   成するハウジングに固定されていることを特徴とする角
   度検出機能付き回転コネクタ。