JPS6025828A - ステアリング用光コ−ドの支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ヴ）　技　術　分　野 この発明は、自動車のハンドル回転軸と、固定部ｔＪの
間に設けられる、渦巻状に巻回されたステアリング用光
コードの支持装置に関する。

（イ）　従　来　技　術 自動車のハンドル輪の中央には、ｂ報用スイッチが設け
られていることが多い。これは、円ルの広いキャップを
付したスイッチであって、任意の箇所を押せば、スイッ
チが閉じ、電気フードを通って電流が流れ、贅報ホーン
に通電され、椿報が発せられる。

ハンドル盤面には、その他の操作スイッチはなかった。

自動車の操作スイッチは、運転席前方のインスツルメン
トパネルに設けられるのが一般である。

ハンドルの近傍に、ウィンドウオツシャ液のスイッチ、
ワイパスイッチ、ライトのスイッチなとが設けられるこ
ともある。ハンドルのケース筒に変速レバーを取付けた
ものもある。しがし、これらは、全て、ハンドルの回転
とともに動くものではなく、固定されたものであった。

運転中に、運転者の手はハンドル輪にかかつているので
あるから、各種のスイッチはハンドルの近くにある方が
操作しやすいわけである。

そこで、多くの操作スイッチを自動車のハンドル輪の中
央に、押しボタンスイッチとして並べるようにする事が
考えられる。

第１図はハンドル盤の平面図である。ハンドルＨの中央
に、多数のスイッチＳ１・・・・・・が並んでいる。ス
イッチの数や、スイッチのつながる電装品の種類は任意
である。

もしも、ハンドル盤上のスイッチがこのように多数にな
ると、電線ケーブルの数が増えて、回転部と固定部の間
の電気的接続が困難になる。

ハンドルは回転し、スイッチも回転するが、電線を、ス
イッチと、ハンドル軸下方の固定部の間に、張架すると
すれば、電線は繰返し、正負の方向へ螺旋変形しなけれ
ばならなくなる。しかも、′電線の本数が多いので、螺
旋変形のスペースを広くとらなければならなくなる。

このような実装上の困難もあって、ハンドルの上に操作
スイッチが設りられながったものと考えられる。

（つ）本発明の課題 本発明の課題は、自動車のハンドル盤゛に多数の操作ス
イッチを設けた場合、スイッチにつながるコードを、回
転部から固定部へ、嵩らず、紛れず、スペースをとらず
に引出すことである。

国）　考　案 電気コードが多数本あって、スイッチとともに回転する
。ハンドル下部のジヨイント部に於て、例えばロータリ
ージヨイントを使うことができる。

電気接点であるので、ロータリージヨイントは、有効で
ある。

しかし、スイッチＳの数が多くなると、′１ｎ気コード
自体の量が増え、ロータリージヨイントの接点の数も増
大する。

そこで、光ファイバを用いる事を考える。光ファイバは
銅線よりなる電線より、細径であるし、軽量である。し
かも、多数の光ファイバを平行に並べて一体化したフラ
ットケーブルも既に存在１−る。電線のフラットケーブ
ルももちろん用いられているが、光ファイバのフラット
ケーブルは電線よりも、弾性に富んだものになりやすい
。

光ファイバの芯がプラスチックであれば、特に著しい弾
性を得ることができる。石英系、多成分ガラス系であっ
ても、補強繊維を入れ、プラスチック被覆をつけるので
弾性がある。

光ファイバの欠点は、やはり過度の曲げに対して弱いと
いうことである。最小の曲率半径が決まっており、これ
以上に強く曲げると、光ファイバが破断することもある
。破断しなくても、繰返して曲げられると、光ファイバ
盲伝搬する光の放射モードの比率が増えて、透過光量が
減退する。

光ファイバをドラムによって巻き取りし、巻き戻す場合
、過度に曲げない、という事が最も重要である。これは
ドラムの外径を、光ファイバの許容ノ１〉小曲げ半径Ｒ
ａの２倍以上にする、という事だけては保証されるもの
ではない。

け）公知の光フアイバ巻取装置ａ 多数の光ファイバと、バネ鋼などの１１．１！ｌ性のあ
る部材とを組合わせたフラットケーブルを巻取り、巻戻
しする装置は、既にいくつが提案されている。

例えば、特開昭５６−１６１．２６４号（５６，１２，
１１公開）は、２つのドラムを同一角速度で一体回転さ
せて、光ケーブルを巻き取り、巻き戻すようにしている
。

外巻きドラムと内巻きドラノ・に、光ケーブルをそれぞ
れ、外面及び内面に巻回す。内巻きドラムの中心軸は固
定されており、ここに光ファイバの一端が固定されてい
る。内巻きドラムのドラム（」回転可能で、一箇所にス
リットがあり、ここから光ファ・イバケーブルは外へ引
出されている。引出された点で光ファイバはドラムに、
ｉｌ　Ｌ固定されている。このため、内巻きドラムの中
にある光ファイバの長さＬは一定である。

内巻きドラムと外巻きドラムは同一軸線−Ｊ−：にあり
１．一体回転する。内巻きドラムから外部へ出た光フア
イバケーブルは、外巻きドラムの最内奥孫きケーブルに
続いている。外巻きドラムには、最内真券きケーブルの
上に、多数回光フアイバケーブルが巻いてあり、他端は
、遠方へ引張り出されている。

光フアイバケーブル（簡単のためケーブルという）を引
き出すと、外巻きドラムからケーブルが巻き戻される。

巻き戻しのために外巻きドラムは回転しなければならな
い。このために内奏ドラムが回転して、外巻きドラムの
回転を許すようになっている。

内巻きドラムの中のケーブル長さＬは一定で、ドラムか
らケーブルが出入りすることはないが、内巻きドラムの
巻数Ｘ（は変化することができる。

内巻きドラムの巻数Ｎの変化の幅が大きければ、外巻き
ドラムもより多数回回転できるわけである。

内巻きドラムの中心軸の直径をＤｌ、回転ドラムの内径
をＢ２とする。Ｂ２　）　ＤＩである。

内巻きドラムで、最も多数回ケーブルを巻いた状態は、
ケーブルのすべてが中心軸上の周囲に巻きついている時
である。

内巻きドラムで、逆に、最も巻数が少いのは、ケーブル
の全てが中心軸から遠く＾ぼれ回訴ドラム内壁にへばり
ついた状態である。

ケー　プルの厚さをｄ１ケーブル全長をＬとする。

最多数回の巻数を計算してみよう。中心軸（Ｄｌ）に厚
みｄのケーブルが順に巻きつくのであるから、ｉ番目の
ケーブルの巻き径は（Ｄ１＋２ｉｄ）である。

これにπを掛けるとｉ番目のケーブル周囲になり、この
和がＬであるから、 となる。これを計算すると、 Ｌ　＝　πｎＤ１　＋　ｙｒｄｎ（ｎ＋１）（２）とな
る。最多巻数ｎ１は、これをといて正の汀ｒをとり１ ｄ で与えられる。

逆に最少巻数ｎ２をめるには、全てのケーブルが回転ド
ラムの内壁にへばりついているとして、ｉ番目の巻き径
は（Ｂ２−　２ｉａ）になる。

これを計算すると、 Ｌ＝　πｎＢ２−　πｄｎ（ｎ＋１）　（５）となり、
最少巻数ｎ２は、これを解いて、で与えられる。

回転数の最大Ｎは、Ｎ＝ｎ１−ｎ、、で与えられる。

特開昭５７−１４８７０４号（５７，９゜４公開）も、
同様に、内巻き、外巻きドラムを用いている。ケーブル
を任意の長さだけ引出すために、両ドラムを巻き回し、
外巻きドラムはケーブル繰出しのため、内巻きドラムは
外巻きドラムの回転を許容するために設けられている。

ケーブルが、ｎ１〜　Ｂ２の間の回転数で、安定して存
在するためには、ケーブルに強い１４１がなくてはなら
ない。

巻き締めた時に（ｎ□）、ケーブル間の厚擦力はかなり
大きくなる。これを逆回転する１１間が問題である。最
内巻きのケーブルが中心軸と、２巻［１のケーブルとの
間で、両方から摩擦力を受けて、第２図に示すように、
強い曲げＢ１を引き起す。すると光ファイバは破断され
てしまう。

これは、中心軸が逆回転しり、′３める場合の中心部め
問題であるが、回転ドラムが逆回転し始めると考えても
同じで、１−ｎｌとｉ＝ｎ、−１の回転数の差により、
外周の１＝ｎ１番目のケーブルが後方へ折曲り（Ｂ２）
、光ファイバが破断することもある。

さらに、反対に巻戻した時（Ｂ２）に、回転ドラム内周
面にケーブルがへばりつくためにも、ケーブルには強い
剛性がなければならない。

このため１これら発明や、実開昭５６−１２８６０５号
考案では、強い剛性を賦与する金属部４Ｊを、ケーブル
中に含ませている。

（力）本発明の構成 本発明は、自動車のハンドルに多数のスイッチを設け、
スイッチのオン、オフ信号は発光ダイオードによって、
光信号に変換し、光ファイバの中へ送信するようにし、
光ファイバの束をフラットコードとして、外部へ引き出
す際の構成に関する。

第３図は、ハンドル、ハンドル軸の部分構成図である。

Ｈはハンドル、Ｑはこれに連動して回転するハンドル軸
である。光コードＦは、ハンドルＨの中央に取付けたス
イッチＳ１・・・からハンドルＨのすぐ下で、ハンドル
軸Ｑに対し同心構造に設けられた固定ドラムＤの中へと
、延びている。

第３図に於て、ハンドル軸Ｑを回転自在に支持する軸受
や、ハンドル軸Ｑを被覆する外筒、及びステアリング機
構につながるステアリングギヤボックスなどは図示を略
している。

第４図は第３図中の皿−細断面図である。

固定ドラムＤは自動車に対して固定されている部材であ
って、内部に、光コードＦが渦巻状に巻回わされた状態
で存在する。

光コードＦのり１周方向の端部は、固定ドラムＤのスリ
ン）Ｐから外部に引出されている。またスリン）Ｐの近
傍に於て、光フードはドラムに対し固定されている。

光コードＦの内周方向の端部は、ハンドル軸Ｑに対し固
定されている。固定部から光フ〜　ドＦは斜上方へ延び
て、ハンドルのスイッチＩｒ１．Ｓへ至る。

光コードＦは、回転するハンドル軸Ｑと、固定されてい
る固定ドラムＤに於て、両端を支持されているが、中間
部では、自由である。固定ドラムＤの側板との摩擦、光
コード相互の摩擦があるが１これらは一般に小さい力で
ある。

但し、光コードＦを回転軸Ｑに強く巻き締めた時、光コ
ード相互の摩擦が無視できないものになる。

そこで、この発明に於ては、ハンドル軸Ｑの左右の旋回
の最大限までハンドルを回しても、光コードＦはなおコ
ード相互に間隙があって、巻き締められていないものと
する。

重要なことは、光コードＦの端部に於ける過度の背面を
防ぐために、案内バネを設けたという事である。

第１案内バネには、光コードＦの１巻き目の内側に入っ
ている。第１案内バネには、一端が軸Ｑの光コードＦの
取付部の近傍に固定しである。他端は自由になっており
、片持ち支持である。弾力性に富むので、光コードＦが
巻き込まれると、第１案内バネＫが内方へ撓む。また光
フードＦを巻き戻す場合は、第１案内バネＫが、光コー
ドＦの１巻き目を外方へ押し出す。

１巻き目の外側で、２巻き目の内側に当る部分には、片
持ち支持の第２案内バネＬを設ける。

さらに、光コードＦが固定ドラムＤから、外部へ出る部
分に於て、最外巻きの内面に当るべき第３案内バネＭが
設けである。

第１案内バネには、光コードの１巻き目が、許容される
最小曲げ半径以下の半径で強く曲げられるのを防止する
。

第２案内バネＬは、光コードＦを巻き戻す際、１巻き目
が、２巻き目の回転に追随して回り、第２図で説明した
Ｂ１のような過度の変形をするのを防止する。第２図の
Ｂ１の変形は、長尺物の両端を押すことによって生ずる
変形で、長柱の座屈と同じである。第２案内バネＬは、
１巻き目と２巻き目を分離し、かつ１巻き目が前方の広
い空間で座屈するのを防ぐため、１巻き目の存在しつる
領域を制限している。

しかし、案内バネＬは省くこともできる。第１案内バネ
にと、１巻き目の光コードの内面との摩擦力が十分大き
ければ良い。摩擦力のために、光コードを巻戻した時、
１巻き目が２巻き目によって引張られる、という事がな
い。このため、座屈現象はおこらない。

１巻き目の内側に第１案内バネＫが、外側に２巻き目が
あるのであるから、上のような状況になるためには、光
コード同士の摩擦係数より、光コードとｍｌ案内バネに
の間の摩擦係数が大きい、という事が必要である。これ
は、１巻き目の内側、案内バネにの外側の両方、又は片
方に摩擦係数の大きいものを貼りつけるなどすれば容易
に実現できる。

第３案内バネＭは、光コードの最外周部の１巻きが、巻
き戻しの時に、反対側へ引寄せられて、第２図のＢ２の
ような変形をするのを防ぐ。このような変形は、光コー
ドと固定ドラムの底板との間に摩擦があって、中央の（
回軸）軸Ｑの巻き戻し連動の影響が、すぐには最外周部
の１巻きにまで伝達されないので、実際には殆ど起らな
い。

中央の軸Ｑが回転し、外周のドラムＤが固定されている
から、このようになる。

逆に中実軸Ｑが固定され、外周のドラムＤが回転する場
合は、第２図Ｂ２のような変形が起りやすい。ドラムＤ
の底板が回転し、これと光コードとの摩擦があるからで
ある。

中央の軸Ｑと外周のドラムＤの関係は、このように相対
回転だけで論じられるのではなく、底板との摩擦がある
ので、軸Ｑか、ドラムＤか、どぢらが運動するのかによ
って、動作も変わる。

また、摩擦力は、傾きとも関係があり、ドラムの法線と
鉛直線とがなす角の大小によっても変わる。

こういうわけで、一般には、第１〜第３案内パイ・Ｋ＼
Ｌ、Ｍを設けるのが最善であるが、Ｌ、％Ｍは省くごと
もできる。しかし、第１案内パイ、Ｋは必要である。

本発明の構成は、結局のところ （１）　自動車のハンドルに設けた適数の操作スイッチ
Ｓ１・・・の開閉を光信号として送信する適数本の光フ
アイバケーブルを一体化した光コードＦと、 （２）　光コードＦを通したハンドル軸Ｑに対し同心円
状に設けられ渦巻状にした光フードを収容する固定ドラ
ムＤとよりなり、 （３）　渦巻状の光コードＦの両端は中心のハンドル軸
Ｑと外周の固定ドラムＤに於て固定され、（４）　両固
定部の一方或は両方に光コードＦの端部に接触する弾力
性ある案内バネを設けている。

ということである。

（ト）　動　作 スイッチ群のオン、オフ動作は、発光ダイオードの電流
をオン、オフすることにより光信号に変換される。光信
号は光コード中の個々の光ファイバの中を伝搬する。光
コードはスイッチの数と等しいか、又はそれ以上の光フ
ァイバを合体したフラットケーブルである。

光信号は光コードの中を伝搬し、ハンドルから、ドラム
中を通り、ドラムの外へ出て、必要な電気回路よりなる
受信器によって受信される。

ハンドルを回すと、光コードＦの中心をなすハンドル軸
Ｑが回転する。光コードＦの他端は固定ドラムＤのスリ
ットＰに於て固定されているから、渦巻状の光コードが
固定ドラム中で、巻き込み、巻き戻しされる。ハンドル
軸Ｑの最大回転角は予め決っており、せいぜい数回転で
ある。ハンドル軸Ｑの最大回転角の範囲では、光フード
Ｆは巻き締められないように、余裕を持っている。

巻き戻しの時が問題であるが、案内バネＫがあるの−Ｃ
１１巻き目の光コードが強く折曲げられる、という事も
ない。

汐）　効　果 自動車のハンドルに操作スイッチを多数設けた場合、電
気コードを使った場合に比して、ｙｃコードを使うので
、軽量にすることができ、小さい空間を通すことができ
る。

固定ドラムと、これに対して回転するハンドル刺ｌの間
に、渦巻状の光コードを自由状態で設け、ハンドル軸の
回転により、光コードが巻き込み、巻き戻されるように
しているがら、接点や結合点がない。信号の減衰などが
少く、接点磨損による故障の可能性も少い。

さらに、１巻き目の光コードを拡１ノ〜する案内バネＫ
があるので、光コードに強い剛性がなくても、巻き戻し
の際、座屈して、強く０１曲げられる、ということがな
い。

光コードは強い剛性を必要としないので、ｒｉｉに光フ
ァイバを多数本集めたフラットケーブルであって差支え
ない。金属製の板バネなとをケーブル中に含ませた複合
構造としなくても差支えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車のハンドルの中央部に多数のスイッチを
設けたものを示すハンドル平面図。 第２図はドラムの中にフラットケ・−プルを渦巻状に巻
回したものを示す断面図。強く巻締めた状態から巻戻す
と、最内巻きのケーブルと、最内巻きより２番目のケー
ブルとの間の摩擦力で、最内巻きケーブルが反対方向に
引張られて、強く曲げられる（Ｂ１）可能性があること
、及び最外巻きのケーブルも強く曲げられる（Ｂ２）可
能性があることを示す。 第３図は自動車のハンドル、ハンドル軸、光コードドラ
ムの部分構成図であり、軸の外筒やギヤボックスなどは
図示を略している。 ＠４図は第３図中の冊−冊拡大断面図である。 Ｄ　・・・　・・・　・・・　固　定　ド　ラ　ムＦ　
・・・・・・・・・　光：＋　−トＨ・・・　・・・　
・・・　ハ　ン　ド　ルＫ　・・・・・・・・・　第１
案内バネＬ　・・・・・・・・・　＠２案内バネＭ　・
・・・・・・・　第３案内バネ Ｐ　・・・　・・・　・・・　ス　リ　ッ　トＱ　・・
・・・・・・・ハンドル軸 Ｓ　・・・　・・・　・・・　ス　イ　ッ　チ発　明　
者　熊　本　博　文 １）　中　孝 奴　本　福　馬 特許出願人　住友電気工業株式会社 第１図 第２図　。 一□・−一一一一一一÷

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車のハンドルに設けた適数の操作スイッチＳ
   などの信号を光信号として送信する適数本の光フアイバ
   ケーブルを一体化した光コードＦと、光コードＦを通し
   たハンドル軸Ｑに対し同心円状に設けられ渦巻状にした
   光コードを収容する固定ドラムＤとよりなり、渦巻状の
   光コードＦの両端は中心のハンドル軸と外周の固定ドラ
   ムＤに於て固定されており、両固定部の一方或は両方に
   光コードＦの端部に接触する弾力性ある案内バネを設け
   た事を特徴とするステアリング用光コードの支持装置。
2. （２）光コードＦの最内方の１巻き目の内面に接触する
   第１案内バネには、光コードとの接触面の摩擦係数が、
   光コード同士の摩擦係数より大きくしである特許請求の
   範囲第（１）項記載のステアリング用光コードの支持装
   置。