(57)【要約】【課題】２つのコイル間における電力の授受と情報の授受とを同時に行う回転コネクタを提供する。【解決手段】ステアリングロールコネクタ１は、ステータ２及びロテータ３を備える。ステータ２は、第１コイル２０、第１及び第２発振器２１，２２、及びステータ側制御回路２４を備える。ロテータ３は、第２コイル３０、第１及び第２フィルタ回路３１，３２、及びロテータ側制御回路３５を備える。第１発振器２１及び第２発振器２２は、それぞれ第１コイル２０及び第２コイル３０の第１共振周波数及び第２共振周波数で発振する。第１フィルタ回路３１及び第２フィルタ回路３２は、それぞれ第１共振周波数及び第２共振周波数の信号をフィルタリングする。ロテータ側制御回路３５は、第１フィルタ回路３１でフィルタリングされた信号から駆動電力を得て駆動し、第２フィルタ回路３２でフィルタリングされた信号から得られる情報に基づき、制御対象を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ及びロテータの一方に巻回される第１コイル及び他方に巻回される第２コイルを有し、前記第２コイルは、当該第２コイルの受信信号から駆動電力を得て駆動するとともに、前記受信信号に重畳される情報に基づき制御対象を制御する制御部に接続されるものであって、
前記第１コイルには、前記第１コイル及び前記第２コイルにより決定される２つの異なる共振周波数を有する第１発振信号及び第２発振信号が供給される回転コネクタ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転コネクタにおいて、
前記第１コイルに接続され、前記第１発振信号を生成する第１発振器及び前記制御対象を制御するための情報が重畳される前記第２発振信号を生成する第２発振器と、
前記第２コイルに接続され、当該第２コイルの受信信号のうち前記第２発振信号をフィルタリングする第２フィルタ回路とを備える回転コネクタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転コネクタにおいて、
前記第２コイルには、前記第１発振信号又は前記第２発振信号の共振周波数である第３発振信号が供給される回転コネクタ。
【請求項４】
請求項３に記載の回転コネクタにおいて、
前記第３発振信号は、前記第１コイルと前記第２コイルとの間で情報伝送に使用される共振周波数である回転コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータとロテータとの間の相対回転を許容するとともにこれら両者間の電気的な接続を確保するための回転コネクタが周知である。
このような回転コネクタには、特許文献１のように、非接触状態とされる２つのコイル間において、磁場共鳴現象を用いることにより、電力及び情報を授受する技術が周知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６０７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、２つのコイル間における電力の授受と情報の授受とを時分割で行っている。言い換えると、２つのコイル間における電力の授受を情報の授受とを同時に行うことができないため、受け取った電力で駆動し、情報を処理する制御装置などにおいて、情報の処理が完了するまでに時間を要するおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、２つのコイル間における電力の授受と情報の授受とを同時に行う回転コネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、回転コネクタは、ステータ及びロテータの一方に巻回される第１コイル及び他方に巻回される第２コイルを有し、前記第２コイルは、当該第２コイルの受信信号から駆動電力を得て駆動するとともに、前記受信信号に重畳される情報に基づき制御対象を制御する制御部に接続されるものであって、前記第１コイルには、前記第１コイル及び前記第２コイルにより決定される２つの異なる共振周波数を有する第１発振信号及び第２発振信号が供給されることを要旨とする。
【０００７】
この構成によれば、第１コイルに供給される第１発振信号及び第２発振信号は、互いの周波数が異なるため、互いに干渉することなく、第２コイルにより受信される。すなわち、第１発振信号及び第２発振信号を同時に第１コイルと第２コイル側との間で授受することができる。これにより、受信信号である第１発振信号及び第２発振信号のいずれか一方から駆動電力を得て駆動するとともに、第１発振信号及び第２発振信号のいずれか他方に重畳される情報に基づき制御対象を制御する制御部は、従来よりも早く、受け取った電力で駆動し、受け取った情報に基づき制御対象を制御することができる。
【０００８】
上記構成において、前記第１コイルに接続され、前記第１発振信号を生成する第１発振器及び前記制御対象を制御するための情報が重畳される前記第２発振信号を生成する第２発振器と、前記第２コイルに接続され、当該第２コイルの受信信号のうち前記第２発振信号をフィルタリングする第２フィルタ回路とを備えることを要旨とする。
【０００９】
この構成によれば、制御部は、第２発振信号に重畳される情報をより正確に把握することができるので、より正確に制御対象を制御することができる。
上記構成において、前記第２コイルには、前記第１発振信号又は前記第２発振信号の共振周波数の第３発振信号が供給されることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、第３発振信号は、第１コイル及び第２コイルの共振周波数を有する。このため、当該第３発振信号に第１コイル側に送信するための情報を重畳させることができる。これにより、第１コイル側と第２コイル側との間の両方向において、情報を授受することができる。
【００１１】
上記構成において、前記第３発振信号は、前記第１コイルと前記第２コイルとの間で情報伝送に使用される共振周波数であることが好ましい。
この構成によれば、第１コイル側と第２コイル側との間で、情報の授受に使用される周波数が共通となる。これにより、第１コイル側において、信号線をはじめとする情報の授受に使用するための各構成を共用することができる。また、第２コイル側においても同様である。すなわち、ステータ及びロテータに追加する構成を少なくすることができるので、回転コネクタの小型化に寄与する。また、製造コストの抑制にも寄与する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回転コネクタは、２つのコイル間における電力の授受を情報の授受とを同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ステアリングロールコネクタの斜視図。
【図２】ステアリングロールコネクタの概略構成を示すブロック図。
【図３】信号の周波数と伝送パワーとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、回転コネクタ装置をステアリングロールコネクタに具体化した一実施形態について図面にしたがって説明する。
図１に示すように、ステアリングロールコネクタ１は、車体側に位置するステータ２と、ステアリングホイール側に位置し、ステータ２に対して相対回転可能とされたロテータ３とを備える。
【００１５】
ステータ２の筐体中央部には、挿通孔が設けられており、当該挿通孔には、ステアリングシャフト４が挿通されている。
ロテータ３は、図示しないステアリングシャフト４と接続されている。ロテータ３は、ステアリングシャフト４が操作されることにより、ステータ２に対して相対回転する。
【００１６】
ステータ２は、第１コイル２０を、ロテータ３は第２コイル３０を、それぞれ有する。これら第１コイル２０及び第２コイル３０は、ロテータ３の回転軸，すなわち、ステアリングシャフト４周りに巻回されている。これら第１コイル２０及び第２コイル３０は、ステアリングシャフト４が操作されることにより、互いに相対回転する。
【００１７】
また、図２に示すように、ステータ２は、第１コイル２０に加えて、第１発振器２１、第２発振器２２、共振コンデンサ２３、及びステータ側制御回路２４を備える。ステータ側制御回路２４は、第１発振器２１及び第２発振器２２を含むように構成され、第１コイル２０及び共振コンデンサ２３は、ステータ側制御回路２４に対して直列に接続されている。
【００１８】
なお、第１コイル２０と第２コイル３０との間の距離に応じて相互インダクタンスが決まることが周知である。そして、相互インダクタンスから、第１コイル２０及び第２コイル３０における２つの共振周波数（以下、第１共振周波数、第２共振周波数）が決まることも周知である。
【００１９】
本例のステアリングロールコネクタ１に採用される第１発振器２１は、第１コイル２０及び第２コイル３０の第１共振周波数ｆ１で、第２発振器２２は、第１コイル２０及び第２コイル３０の第２共振周波数ｆ２で、それぞれ発振するように構成されている。なお、第１共振周波数ｆ１及び第２共振周波数ｆ２は、次式で表される。
【００２０】
ｆ１＝１／２π√（Ｌ＋Ｍ）Ｃ・・・（式１）
ｆ２＝１／２π√（Ｌ−Ｍ）Ｃ・・・（式２）
Ｌ：コイルのインダクタ、Ｍ：２つのコイルの相互インダクタンス、Ｃ：共振コンデンサの静電容量。
【００２１】
ステータ側制御回路２４は、図示しない車載バッテリと接続されており、当該車載バッテリの電力を消費することにより駆動する。ステータ側制御回路２４は、第１発振器２１及び第２発振器２２を発振させることにより、第１コイル２０に対して第１共振周波数ｆ１の第１発振信号Ｓｉｇ１及び第２共振周波数ｆ２の第２発振信号Ｓｉｇ２を供給する。
【００２２】
なお、本例のステータ側制御回路２４は、第１共振周波数ｆ１を有する第１発振信号Ｓｉｇ１を電力伝送用として、第２共振周波数ｆ２を有する第２発振信号Ｓｉｇ２を情報伝送用として、それぞれ使用する。すなわち、第２発振信号Ｓｉｇ２には、後述するロテータ側制御回路３５が制御対象を制御するための情報が重畳されている。
【００２３】
ロテータ３は、第２コイル３０に加えて、第１フィルタ回路３１、第２フィルタ回路３２、キャパシタ３３、共振コンデンサ３４、及びロテータ側制御回路３５を備える。
第２コイル３０及び共振コンデンサ３４は、ロテータ側制御回路３５に対して直列接続され、第１フィルタ回路３１及び第２フィルタ回路３２は、第２コイル３０とロテータ側制御回路３５との間で並列接続されている。
【００２４】
第１フィルタ回路３１は、第１共振周波数ｆ１成分を有する信号をフィルタリングする回路である。第１フィルタ回路３１とロテータ側制御回路３５との間には、キャパシタ３３が設けられている。キャパシタ３３は、第１フィルタ回路３１によってフィルタリングされた信号により充電される。
【００２５】
第２フィルタ回路３２は、第２共振周波数ｆ２成分を有する信号をフィルタリングする回路である。第２フィルタ回路３２とロテータ側制御回路３５との間には、アンプ３６が設けられている。アンプ３６は、第２フィルタ回路３２によってフィルタリングされた信号を増幅させる。
【００２６】
ロテータ側制御回路３５は、例えばステアリングディスプレイ等の制御対象と接続されており、キャパシタ３３に充電された電力を消費することにより駆動し、制御対象を制御する。
【００２７】
次に、ステアリングロールコネクタ１の作用及びその効果について説明する。
ステアリングロールコネクタ１は、第１コイル２０と第２コイル３０との間における磁気共鳴を利用することにより、ステータ２とロテータ３との間を直接接続することなく電力及び情報を授受することができる。
【００２８】
さて、本例のステアリングロールコネクタ１は、第１発振器２１及び第２発振器２２を駆動させることにより、第１コイル２０に対して第１共振周波数ｆ１の第１発振信号Ｓｉｇ１及び第２共振周波数ｆ２の第２発振信号Ｓｉｇ２を生成するステータ側制御回路２４を採用した。
【００２９】
これら２つの発振信号、すなわち第１発振信号Ｓｉｇ１及び第２発振信号Ｓｉｇ２は、互いに周波数が異なるため、互いへの干渉が抑制されている。したがって、これら第１発振信号Ｓｉｇ１及び第２発振信号Ｓｉｇ２は、第１コイル２０に同時に供給されても、磁気共鳴により第２コイル３０に受信される。
【００３０】
また、図３に示すように、第１発振信号Ｓｉｇ１は第１共振周波数ｆ１及び第２発振信号Ｓｉｇ２は第２共振周波数ｆ２を、それぞれ使用しているため、他の周波数を使用する場合と比較して、第１コイル２０と第２コイル３０との間で授受する際の伝送パワーが大きい。したがたって、他の帯域の周波数を使用する場合と比較して、第１コイル２０と第２コイル３０との間でより大量の電力を授受することができるとともに、より正確な情報を授受することができる。
【００３１】
第２コイル３０に受信された第１発振信号Ｓｉｇ１は、第１フィルタ回路３１によりフィルタリングされた後、キャパシタ３３に充電される。このように、第１発振信号Ｓｉｇ１は、電力伝送用に使用される。
【００３２】
また、第２コイル３０に受信された第２発振信号Ｓｉｇ２は、第２フィルタ回路３２によりフィルタリングされた後、アンプ３６により増幅されてロテータ側制御回路３５に送られる。
【００３３】
ロテータ側制御回路３５は、キャパシタ３３に充電された電力を消費することにより駆動して第２発振信号Ｓｉｇ２から得られる情報を処理し、当該情報に基づき制御対象を制御する。
【００３４】
すなわち、本例のステアリングロールコネクタ１によれば、従来のように時分割で電力伝送及び情報伝送を行うものに比べて、電力伝送速度及び情報伝送速度が向上する。したがって、単位時間当たりにおける電力伝送量及び情報伝送量も増加する。
【００３５】
なお、本例のステアリングロールコネクタ１では、第１共振周波数ｆ１の第１発振信号Ｓｉｇ１を電力伝送用に用いたが、第２共振周波数ｆ２の第２発振信号Ｓｉｇ２を電力伝送用に用いてもよい。
【００３６】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、図２に破線で示すように、ロテータ３に充電回路４１を設け、ロテータ側制御回路３５は、ステータ２から伝送された電力を充電回路４１に充電してもよい。そして、ロテータ側制御回路３５は、充電回路４１に充電された電力を消費することにより駆動し、制御対象を制御する構成としてもよい。
【００３７】
このように充電回路４１を設けることにより、ロテータ側制御回路３５は、制御対象の制御をより安定して行うことができる。
なお、このような構成を採用する場合、キャパシタ３３は、省略することが望ましい。
【００３８】
・上記実施形態において、図２に破線で示すように、ロテータ３に情報伝送に使用するための第３発振器４３を設けてもよい。
第３発振器４３は、第１共振周波数ｆ１又は第２共振周波数ｆ２で発振させて、第３発振信号を生成するように構成すれば、ステータ２及びロテータ３は、両方向において情報を授受することができる。
【００３９】
なお、第３発振器４３には、第２共振周波数ｆ２で発振するもの採用する方が好ましい。第２共振周波数ｆ２は、ステータ２からロテータ３への情報伝送に使用される周波数である。このように、構成した場合、ステータ２とロテータ３との間で情報伝送に使用される周波数が共通となる。これにより、ステータ２において、信号線をはじめとする情報の授受に使用するための各構成を、ステータ２からロテータ３へ情報伝送するための各構成と共用することができる。また、ロテータ３においても、同様である。すなわち、ステータ２及びロテータ３に追加する構成を少なくすることができるので、ステアリングロールコネクタ１の小型化に寄与する。また、製造コストの抑制にも寄与する。
【００４０】
なお、一般に、電力を伝送する構成は、高負荷に耐え得る必要があるため、信号線やフィルタ回路等と高負荷に耐えうるように高価な部品を採用することが多い。
・上記実施形態において、アンプ３６は省略してもよい。
【００４１】
・上記実施形態において、第１フィルタ回路３１を省略し、図２において破線で示すような回路構成としてもよい。このように構成した場合でも、キャパシタ３３は充電され、そのキャパシタ３３の電力を消費することにより、ロテータ側制御回路３５は駆動して、制御対象を制御することができる。
【００４２】
・上記実施形態のステアリングロールコネクタは、実際の車両だけでなく、ディスプレイに表示される車両を運転するドライビングゲーム機等に使用してもよい。
・上記実施形態では、ステアリングロールコネクタをロールコネクタの一実施形態として説明したが、ロールコネクタの適用先は、ステアリングロールコネクタに限らない。
【００４３】
次に、上記実施形態及び上記別例より想起される技術的思想について記載する。
（イ）上記構成において、第２コイル側には、充電回路が設けられること。
（ロ）上記構成の回転コネクタは、車両に使用されるステアリングロールコネクタであること。
【符号の説明】
【００４４】
ｆ１…第１共振周波数、ｆ２…第２共振周波数、Ｓｉｇ１…第１発振信号、Ｓｉｇ２…第２発振信号、１…ステアリングロールコネクタ、２…ステータ、３…ロテータ、４…ステアリングシャフト、２０…第１コイル、２１…第１発振器、２２…第２発振器、３０…第２コイル、３１…第１フィルタ回路、３２…第２フィルタ回路、４１…充電回路、４３…第３発振器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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