JPH11185919A - 角度検出機能付き回転コネクタ - Google Patents

角度検出機能付き回転コネクタ

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JPH11185919A
JPH11185919A JP9357548A JP35754897A JPH11185919A JP H11185919 A JPH11185919 A JP H11185919A JP 9357548 A JP9357548 A JP 9357548A JP 35754897 A JP35754897 A JP 35754897A JP H11185919 A JPH11185919 A JP H11185919A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 径方向にも厚さ方向にも小型化が可能で、構
造を簡略化することができる角度検出機能付き回転コネ
クタを実現すること。 【解決手段】 エアギャップを介して対向するステータ
側コア５とロータ側コア１２の対向面にそれぞれ同心円
状の２つの収納溝５ａ，１２ａを形成し、各収納溝５
ａ，１２ａ内にコイル６，１３を収納すると共に、外側
のコイル対６，１３の両側に凹凸が周方向に沿って所定
ピッチで交互に連続する凹凸部５ｂ，１２ｂを形成す
る。そして、ステータ側コア５とロータ側コア１２の内
側のコイル６，１３対を介して固定側から可動側へ信号
を伝送し、ロータ側コア１２の回転に伴う凹凸部５ｂ，
１２ｂ間の磁気抵抗の変化で角度信号を発生する。

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電気的に接続
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、ステアリング
ホイールとステアリングコラム間を非接触な磁束結合式
のロータリトランスによって電気的に接続し、このロー
タリトランスのロータ側コアとステータ側コアのそれぞ
れの対向面に回転角度信号を発生させる凹凸部を設ける
こととする。このように構成すると、信号伝達と角度検
出の両方を１つのロータリトランスを用いて行うことが
でき、部品点数の削減や小型・薄型化を実現することが
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連動して
回転するロータ側コアと、このロータ側コアに配設され
たリング状コイルと、前記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、このステー
タ側コアに配設されたリング状コイルとを備え、前記ロ
ータ側コアと前記ステータ側コアのそれぞれの対向面に
前記コイルに沿って周方向へ延びる凹凸部を設けた。
【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を介して行われ、該ロータ
リトランスの一対のコアに設けられた凹凸部間の磁気抵
抗が変動すること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】前記ロータ側コアとステータ側コアのコイ
ル対は少なくとも１対あれば、ステータ側からロータ側
への信号伝達とロータ側の角度信号検出とを行うことが
できるが、両コアの径方向に２対以上のコイルを配設
し、少なくとも１対のコイルに沿って凹凸部を設ける
と、ステータ側コアの１つのコイルに入力した交流電圧
をロータ側コアの２つのコイルを介してステータ側コア
の他のコイルに帰還させることができるため、凹凸部に
よって発生する角度信号をステータ側で信号処理するこ
とができる。
【０００９】また、前記コイルが２対以上ある場合、１
対のコイルに沿って設けられる凹凸部と他のコイル対に
沿って設けられる凹凸部に位相差をもたせると、２対の
コイルから所定の位相差をもった２つの角度信号が出力
されるため、これら角度信号からステアリングホイール
の絶対位置を判定することができる。
【００１０】
【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の回転コネクタの主要部品を示す分解
斜視図、図３は図１の回転コネクタに備えられるステー
タ側コアの平面図、図４は角度信号の検出原理を示す説
明図である。
【００１１】図１と図２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２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。
図３に示すように、外側の収納溝５ａの両側に凹凸が所
定ピッチで交互に連続する凹凸部５ｂが形成されてお
り、これら凹凸部５ｂは外側のコイル６の巻回方向（周
方向）に沿って延びている。両コイル６はハウジング２
の内底面に配設されたプリント基板７にリード線やＦＰ
Ｃ等を介して接続された後、このプリント基板７のコネ
クタユニット８に集約されている。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。
【００１２】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、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の下部開口端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２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。外側の収納溝１２ａ
の両側にも凹凸が所定ピッチで交互に連続する凹凸部１
２ｂが形成されており、凹凸部１２ｂと凹凸部５ｂのそ
れぞれのピッチは同一に設定されている。ステータ側コ
ア５の両コイル６とロータ側コア１２の両コイル１３は
エアギャップ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２対のコイル６，１３
によってロータリトランスが構成されている。両コイル
１３はカバー１１の内部に配設されたプリント基板１４
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１４のコネクタユニット１５に集約された後、
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、内側のコイル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
に接続され、外側のコイル１３は内側のコイル１３に結
線されている。なお、これらカバー１１やロータ側コア
１２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。
【００１３】このような構成において、ステータ側コア
５の内側のコイル６には所定周波数（例えば１ＭＨｚ）
の交流電圧が入力されており、ステアリングホイール１
０の回転操作に拘らず、このコイル６を１次コイルとし
た２次電流周波数がロータ側コア１２の内側のコイル１
３に出力される。したがって、衝突センサが動作した場
合、エアバッグ信号（例えば３００ＫＨｚ）を上記所定
周波数に重ねることにより、このエアバッグ信号を内側
のコイル６，１３対を介して固定側から可動側へ伝送す
ることができ、ステアリングホイール１０に搭載された
起爆回路を動作させることができる。
【００１４】また、ロータ側コア１２の内側のコイル１
３は外側のコイル１３に結線されているため、この外側
のコイル１３を１次コイルとしてステータ側コア５の外
側のコイル６に２次電流周波数が出力される。その際、
ステアリングホイール１０に連動してロータ側コア１２
が回転すると、外側のコイル対６，１３に沿って設けら
れた凹凸部５ｂ，１２ｂ間の磁気抵抗が凹凸の周期に伴
って変化するため、図４に示すように、ステータ側コア
５の外側のコイル６から出力される２次電流周波数の振
幅が凹凸の周期で正弦波状に変化する。したがって、こ
の２次電流周波数を固定側の信号処理回路で波形成形す
ることによりインクリメンタル信号が出力され、その出
力信号に基づいてステアリングホイール１０の回転角度
を検出することができる。
【００１５】図５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、図６は図５の回転コネクタの主要部
品を示す分解斜視図、図７は図５の回転コネクタに備え
られるステータ側コアの平面図、図８はコイルから出力
される角度信号の説明図であり、図１〜図４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。
【００１６】本実施例が前述した第１実施例と相違する
点は、ステータ側コア５とロータ側コア１２にそれぞれ
３対のコイル６，１３が配設され、これらのうち内側と
外側のコイル６，１３対に沿って形成された凹凸部５
ｂ，１２ｂに位相差をもたせたことにあり、それ以外の
構成は基本的に同じである。すなわち、図６に示すよう
に、同心円状に配列されたステータ側コア５の３つの収
納溝５ａのうち、内側と外側の収納溝５ａの両側に沿っ
て凹凸（例えば、図６のハッチング部分が凸で、白抜き
部分が凸）を１８０度ずつに連続させた凹凸部５ｂがそ
れぞれ形成されているが、内側２つの凹凸部５ｂに対し
て外側２つの凹凸部５ｂの凹凸は周方向に９０度位相が
ずれている。ロータ側コア１２の内側と外側の収納溝１
２ａの両側にも全く同様の凹凸部１２ｂが形成されてお
り、中央のコイル１３は起爆回路に接続されると共に、
内側と外側のコイル１３に結線されている。
【００１７】このような構成において、ステータ側コア
５の中央のコイル６には所定周波数（例えば１ＭＨｚ）
の交流電圧が入力されており、ステアリングホイール１
０の回転操作に拘らず、このコイル６を１次コイルとし
た２次電流周波数がロータ側コア１２の中央のコイル１
３に出力される。したがって、前述した第１実施例と同
様に、エアバッグ信号（例えば３００ＫＨｚ）を上記所
定周波数に重ねることにより、このエアバッグ信号を中
央のコイル６，１３対を介して固定側から可動側へ伝送
することができ、ステアリングホイール１０に搭載され
た起爆回路を動作させることができる。
【００１８】また、ロータ側コア１２の中央のコイル１
３は内側と外側のコイル１３に結線されているため、こ
れら内側と外側のコイル１３を１次コイルとしてステー
タ側コア５の内側と外側のコイル６に２次電流周波数が
出力される。その際、ステアリングホイール１０に連動
してロータ側コア１２が回転すると、内側と外側のコイ
ル対６，１３に沿って設けられた凹凸部５ｂ，１２ｂ間
の磁気抵抗が凹凸の周期に伴って変化するため、図８に
示すように、ステータ側コア５の内側と外側のコイル６
から９０度位相がずれた正弦波状の２次電流周波数がそ
れぞれ出力される。したがって、これらの位相差をもつ
２つのインクリメンタル信号に基づいて、ステアリング
ホイール１０の回転角度と回転方向および３６０度内の
絶対位置を検出することができる。
【００１９】なお、ステータ側コア５とロータ側コア１
２に配設されるコイル対６，１３は上記各実施例に限定
されず、必要に応じて適宜増減することができる。例え
ば、ステータ側コア５とロータ側コア１２に１対のコイ
ル６，１３を配設した場合、このコイル対６，１３を利
用して固定側から可動側へエアバッグ信号を伝送すると
共に角度信号を発生させ、この角度信号を受発光素子を
用いた時分割多重方式やＦＭ多重方式等で可動側から固
定側へ伝送すれば良い。
【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連動して
回転するロータ側コアと、このロータ側コアに配設され
たリング状コイルと、前記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、このステー
タ側コアに配設されたリング状コイルとを備え、前記ロ
ータ側コアと前記ステータ側コアのそれぞれの対向面に
前記コイルに沿って周方向へ延びる凹凸部を設けると、
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を介して
行われ、該ロータリトランスの一対のコアに設けられた
凹凸部間の磁気抵抗が変動すること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、前記ロータ側コアとステータ側コア
に２対以上のコイルを配設し、少なくとも１対のコイル
に沿って凹凸部を設けると、ステータ側コアの１つのコ
イルに入力した交流電圧をロータ側コアの２つのコイル
を介してステータ側コアの他のコイルに帰還させること
ができるため、凹凸部によって発生する角度信号をステ
ータ側で信号処理することができる。
【００２３】また、前記コイルが２対以上ある場合、１
対のコイルに沿って設けられる凹凸部と他のコイル対に
沿って設けられる凹凸部に位相差をもたせると、２対の
コイルから所定の位相差をもった２つの角度信号が出力
されるため、これら角度信号からステアリングホイール
の絶対位置を判定することができる。
【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の回転コネクタの主要部品を示す分解斜視
図である。
【図３】図１の回転コネクタに備えられるステータ側コ
アの平面図である。
【図４】角度信号の検出原理を示す説明図である。
【図５】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。
【図６】図５の回転コネクタの主要部品を示す分解斜視
図である。
【図７】図５の回転コネクタに備えられるステータ側コ
アの平面図である。
【図８】コイルから出力される角度信号の説明図であ
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 凹凸部 ６ コイル 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 １２ｂ 凹凸部 １３ コイル

Claims (3)

    【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連動し
    て回転するロータ側コアと、このロータ側コアに配設さ
    れたリング状コイルと、前記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、このステ
    ータ側コアに配設されたリング状コイルとを備え、前記
    ロータ側コアと前記ステータ側コアのそれぞれの対向面
    に前記コイルに沿って周方向へ延びる凹凸部を設けたこ
    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、前記コイルが
    前記ロータ側コアと前記ステータ側コアに２対以上配設
    され、前記凹凸部を少なくとも１対の前記コイルに沿っ
    て設けた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の記載において、前記コイルが
    前記ロータ側コアと前記ステータ側コアに２対以上配設
    され、前記凹凸部を少なくとも２対の前記コイルに沿っ
    て設けると共に、これら凹凸部に位相差をもたせたこと
    を特徴とする角度検出機能付き回転コネクタ。
JP35754897A 1997-12-25 1997-12-25 角度検出機能付き回転コネクタ Expired - Fee Related JP3482333B2 (ja)

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