(57)【要約】【課題】光通信に係る部品を減らして装置構成を簡素化することができる回転コネクタを提供する。【解決手段】回転コネクタ１は、固定体８及び回動体９の間で光通信が可能な光通信部２５と、固定体８及び回動体９の間でＵＨＦ帯などの電波によって通信が可能な電波通信部３０とを備える。ステアリングホイール３ａの回転角が中立位置又はその付近のときには、固定体８及び回動体９の通信に光通信部２５が選択される。ステアリングホイール３ａの回転角が中立位置又はその付近ではないときには、固定体８及び回動体９の通信に電波通信部３０が選択される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定体及び回動体の一方に発光素子を設け、これらの他方に受光素子を設けて、前記発光素子及び前記受光素子の間で光通信が可能とされた光通信部と、
前記固定体及び前記回動体の一方に送信器を設け、これらの他方に受信器を設けて、前記送信器及び前記受信器の間で電波通信が可能とされた電波通信部とを備えた回転コネクタであって、
前記回動体の回転角を判定する角度判定部と、
前記角度判定部の判定結果を基に、前記光通信及び前記電波通信を前記回動体の回転角に応じて切り替える切替制御部と
を備えたことを特徴とする回転コネクタ。
【請求項２】
前記発光素子及び前記受光素子の組と、前記送信器及び前記受信器の組とは、前記回動体の軸を間にして対向する位置に配置されている
請求項１に記載の回転コネクタ。
【請求項３】
前記光通信部は、各々１つずつの前記発光素子及び前記受光素子を備え、
前記電波通信部は、各々１つずつの前記送信器及び前記受信器を備える
請求項１又は２に記載の回転コネクタ。
【請求項４】
前記切替制御部は、前記回動体が中立位置又はその付近に位置するとき、前記光通信部を選択し、前記回動体が前記中立位置又はその付近ではない回転角をとるとき、前記電波通信部を選択する
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の回転コネクタ。
【請求項５】
前記電波通信部は、ＵＨＦ帯の電波を通じて無線通信する
請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の回転コネクタ。
【請求項６】
前記固定体及び前記回動体の一方から他方へ無線により電力を供給する無線給電部を備える
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の回転コネクタ。
【請求項７】
前記切替制御部は、前記固定体及び前記回動体の間の通信として前記電波通信部を選択したとき、前記無線給電部を停止させる
請求項６に記載の回転コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定体及び回動体の間の通信を確保する回転コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一方が他方に対して回転する２部品の間の電気的な通電を確保する回転コネクタとして、ステアリングロールコネクタが広く知られている。この種のステアリングロールコネクタには、例えば光通信を通じて非接触で通信データを回動体から固定体に送信するものが周知である（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４７５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回動体の回転位置によらず常に光通信を成立させておくためには、発光素子又は受光素子を回動体の軸回りに沿って複数配置しておく必要がある。しかし、これでは、素子数を多くとる必要が生じ、装置簡素化に支障を来す。よって、回転コネクタにおいて、光通信を採用しつつも装置構成を簡素化したいニーズがあった。
【０００５】
本発明の目的は、光通信に係る部品を減らして装置構成を簡素化することができる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】
前記問題点を解決する回転コネクタは、固定体及び回動体の一方に発光素子を設け、これらの他方に受光素子を設けて、前記発光素子及び前記受光素子の間で光通信が可能とされた光通信部と、前記固定体及び前記回動体の一方に送信器を設け、これらの他方に受信器を設けて、前記送信器及び前記受信器の間で電波通信が可能とされた電波通信部とを備えた構成であって、前記回動体の回転角を判定する角度判定部と、前記角度判定部の判定結果を基に、前記光通信及び前記電波通信を前記回動体の回転角に応じて切り替える切替制御部とを備えた。
【０００７】
本構成によれば、回転コネクタに光通信部及び電波通信部が設けられ、回動体の回転角に応じて、どちらを使用するのかが選択される。このため、回動体の所定角範囲でのみ光通信が実施可能であればよいので、その部分にのみ発光素子及び受光素子を設ければよい。これにより、回動体の軸回りに沿って一帯に発光素子又は受光素子を複数配置せずに済む。よって、光通信に係る部品を減らして装置構成を簡素化することが可能となる。
【０００８】
前記回転コネクタにおいて、前記発光素子及び前記受光素子の組と、前記送信器及び前記受信器の組とは、前記回動体の軸を間にして対向する位置に配置されていることが好ましい。この構成によれば、光通信部及び電波通信部を互いに離れた位置に配置することが可能となるので、両者とも安定した通信成立性を確保することが可能となる。
【０００９】
前記回転コネクタにおいて、前記光通信部は、各々１つずつの前記発光素子及び前記受光素子を備え、前記電波通信部は、各々１つずつの前記送信器及び前記受信器を備えることが好ましい。この構成によれば、光通信部及び電波通信部ともに部品点数が少ない簡素な構成で済む。
【００１０】
前記回転コネクタにおいて、前記切替制御部は、前記回動体が中立位置又はその付近に位置するとき、前記光通信部を選択し、前記回動体が前記中立位置又はその付近ではない回転角をとるとき、前記電波通信部を選択することが好ましい。この構成によれば、回動体が中立位置又はその付近に位置するとき、高速通信が必要であっても、光通信が選択されることにより、これに対応することが可能となる。また、回動体が中立位置又はその付近に位置しないとき、通信が高速ではないが位置の制約が少ない電波通信が選択されるので、この領域においても問題なく通信を行うことが可能となる。
【００１１】
前記回転コネクタにおいて、前記電波通信部は、ＵＨＦ帯の電波を通じて無線通信することが好ましい。この構成によれば、ＵＨＦ電波は遠くまで届くので、電波通信の通信成立性を確保するのに有利となる。
【００１２】
前記回転コネクタにおいて、前記固定体及び前記回動体の一方から他方へ無線により電力を供給する無線給電部を備えることが好ましい。この構成によれば、例えば回動体側に設けられた各種機器に、無線給電部を介して非接触により電力を供給することが可能となる。
【００１３】
前記回転コネクタにおいて、前記切替制御部は、前記固定体及び前記回動体の間の通信として前記電波通信部を選択したとき、前記無線給電部を停止させることが好ましい。この構成によれば、電波通信を行うときには、無線給電部を停止するので、無線給電部の電力電波が、電波通信に影響を及ぼしてしまうことがない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光通信に係る部品を減らして装置構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態の回転コネクタの構成を示す側面図。
【図２】光通信部及び電波通信部の配置パターンを示す平面図。
【図３】回転コネクタの電気構成図。
【図４】光通信及び電波通信の選択処理の際に実行されるフローチャート。
【図５】発光素子の駆動パターンを示す通信シーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、回転コネクタの一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、車両用の回転コネクタ１は、固定側となる車体２と回動側となるステアリングシャフト３との間に取り付けられている。回転コネクタ１は、車体２及びステアリングシャフト３の間の通信を非接触として、これら２者間の通信をステアリングシャフト３が回動されても確保するものである。回転コネクタ１は、ステアリングホイール３ａに設けられた検知部４の出力信号Ｓoutを、車体２側のコントローラ５に送信する。コントローラ５は、回転コネクタ１の作動を管理するＥＣＵ（Electronic Control Unit）からなり、出力信号Ｓoutを基に検知部４の検知状態を判断する。
【００１７】
検知部４は、例えばステアリングホイール３ａに配設されたスイッチやセンサ等からなる。また、出力信号Ｓoutは、例えばスイッチやセンサにより検出されたオンオフ信号に限らず、例えば画像センサ等のセンサ類が検出したデータ信号でもよい。
【００１８】
回転コネクタ１は、車体２に取り付け固定される固定体８と、固定体８に対して回動する回動体９とを備える。固定体８及び回動体９は、ともに略円板形状をなし、同一軸心（軸Ｌ１）上に配置されている。軸Ｌ１は、ステアリングシャフト３の回動軸心である。
【００１９】
固定体８は、固定体８側の電装品が実装される基板１２を備える。ステアリングシャフト３は、固定体８及び基板１２の各々の中心に形成された挿通孔（図示略）に回動可能に挿通されている。回動体９は、回動体９側の電装品が実装される基板１３を備える。回動体９及び基板１３は、ステアリングシャフト３に対し、同一軸心上に取り付け固定されている。ステアリングシャフト３が回動操作されたとき、回動体９は、固定体８に支持されてステアリングシャフト３と軸Ｌ１回り（図１の矢印Ｒ方向）に一体回動する。
【００２０】
車両は、回動体９が回動したときの角度を検出する角度検出部１８を備える。角度検出部１８は、例えば光センサや磁気センサからなり、回動体９の角度を０°〜３６０°の範囲で検出可能である。角度検出部１８は、検出した角度検出信号Ｓθをコントローラ５や回動体９のＩＣ等に出力する。
【００２１】
車両は、固定体８及び回動体９の一方から他方へ無線により電力を供給する無線給電部１９を備える。無線給電部１９は、固定体８側に設けられた無線給電コイル２０と、回動体９側に設けられた無線給電コイル２１とを備える。固定体８側の無線給電コイル２０は、巻線をステアリングシャフト３の軸Ｌ１回りに複数巻回した形状をなしている。また、回動体９側の無線給電コイル２１は、巻線を複数回巻回した形状をなし、固定体８側の無線給電コイル２０と対向するように配置されている。無線給電部１９は、例えばステアリングホイール３ａに設けられた各種機器（ステアリングヒータ等）に非接触により電力を供給する。
【００２２】
回転コネクタ１は、固定体８及び回動体９の間で通信する信号を、光の有無を通じて相手側に出力する光通信部２５を備える。本例の光通信部２５は、ステアリングホイール３ａ側の検知部４の出力信号Ｓoutを、光通信を通じて、通信データＳｄ１として回動体９側から固定体８側に無線送信する。通信データＳｄ１は、光の「有り」及び「無し」の組み合わせにより、「０」及び「１」のデータ群からなる２値化情報を構築する。また、通信データＳｄ１は、複数の検知部４から出力される信号を時分割によりまとめて相手側に送信する多重信号であることが好ましい。光通信は、通信データＳｄ１を高速で相手側に通信すること（高速通信）が可能である。
【００２３】
図１及び図２に示すように、光通信部２５は、光通信において光の投光する発光素子２６と、発光素子２６の光を受光する受光素子２７とを備える。本例の場合、光通信部２５は、各々１つずつの発光素子２６及び受光素子２７を備える。発光素子２６は、例えばＬＥＤからなり、基板１３の裏面に取り付けられている。受光素子２７は、基板１２の表面に取り付けられるとともに、回動体９の回転時に発光素子２６と対向可能となるように配置されている。
【００２４】
図２に示すように、発光素子２６は、ステアリングホイール３ａが中立位置をとったときに受光素子２７と対向するように配置されている。そして、ステアリングホイール３ａが中立位置から左右に回動操作されると、発光素子２６は受光素子２７から離れていく。このため、発光素子２６の光が受光素子２７に十分に届く範囲が、光通信の駆動範囲Ｅとして設定される。本例の駆動範囲Ｅは、例えばステアリングホイール３ａが中立位置から左方向に回動されるときを「−」とし、中立位置から右方向に回動されるときを「＋」とすると、−６０°〜＋６０°の範囲であることが好ましい。
【００２５】
回転コネクタ１は、固定体８及び回動体９の間で通信する信号を、電波を通じて相手側に出力する電波通信部３０を備える。本例の電波通信部３０は、ステアリングホイール３ａ側の検知部４の出力信号Ｓoutを、電波通信を通じて、通信データＳｄ２として回動体９側から固定体８側に無線送信する。電波通信は、例えばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波が使用されることが好ましい。電波通信は、通信データＳｄ２を低速で相手側に通信すること（低速通信）が可能である。
【００２６】
電波通信部３０は、電波通信において電波を送信する送信器３１と、送信器３１の電波を受信する受信器３２とを備える。本例の電波通信部３０は、各々１つずつの送信器３１及び受信器３２を備える。発光素子２６及び受光素子２７の組と、送信器３１及び受信器３２の組とは、回動体９の軸Ｌ１を間にして対向する位置に配置されている。送信器３１は、対向配置された受信器３２に対し、ＵＨＦ電波を送信可能である。送信器３１は、ステアリングホイール３ａが中立位置をとったときに受信器３２と対向するように配置されている。
【００２７】
図３に示すように、回転コネクタ１は、無線給電コイル２１、発光素子２６及び送信器３１の作動を制御する回動体制御部３５を備える。回動体制御部３５は、回動体９に設けられ、例えば基板１３に実装されたＩＣであることが好ましい。回動体制御部３５は、発光素子２６の作動を制御する投光処理部３６と、送信器３１の作動を制御する送信処理部３７と、無線給電コイル２１の作動を制御する給電処理部３８とを備える。
【００２８】
投光処理部３６は、発光素子２６を駆動させる、又は駆動させないという処理（光の点灯／消灯）を切り替えることにより、発光素子２６から通信データＳｄ１の２値化情報に準じた発光パターンを生成させ、この発光パターンの光を受光素子２７に受光させる。送信処理部３７は、送信器３１から通信データＳｄ１をＵＨＦ電波で送信させる。
【００２９】
固定体８のコントローラ５は、受光素子２７の作動を制御する受光処理部３９と、受信器３２の作動を制御する受信処理部４０と、無線給電コイル２０の作動を制御する給電処理部４１とを備える。受光処理部３９は、受光素子２７から入力する受光信号Ｓｒを基に通信データＳｄ１のデータ内容を判断し、この通信データＳｄ１に応じた作動を実行する。受信処理部４０は、受信器３２で受信したＵＨＦ帯の通信データＳｄ２のデータ内容を判断し、この通信データＳｄ２に応じた作動を実行する。給電処理部４１は、無線給電コイル２０から電力電波を送信させ、この電力電波を無線給電コイル２１に受信させる。給電処理部３８は、無線給電コイル２１で受信した電力電波を、電源電力として回動体９側の各種機器に供給する。
【００３０】
回転コネクタ１は、固定体８及び回動体９の間の通信データＳｄ（Ｓｄ１，Ｓｄ２）の通信を、光通信及び電波通信のどちらで実施するのかを選択する通信選択機能を備える。ところで、例えば通信データＳｄの通信を光通信のみで行おうとすると、回動体９の回転角θによらず光通信を確立させるために、回動体９の軸Ｌ１回りに発光素子又は受光素子を複数配置する必要がある。この場合、部品点数が増加してしまう。よって、発光素子２６及び受光素子２７の個数を極力少なく抑えつつ、回動体９がどの回転角θをとっていても通信データＳｄの通信を成立させられるようにしたのが、本例の技術である。
【００３１】
回転コネクタ１は、回動体９の回転角θを判定する角度判定部４４を備える。角度判定部４４は、回動体９（基板１３のＩＣ）に設けられ、角度検出部１８から入力する角度検出信号Ｓθを基に回動体９の回転角θ（回転位置）を判定する。角度判定部４４は、例えば数度の分解能で回動体９の回転角θを検出できることが好ましい。
【００３２】
回転コネクタ１は、角度判定部４４の判定結果を基に光通信及び電波通信を回転角θに応じて切り替える切替制御部４５を備える。切替制御部４５は、回動体９（基板１３のＩＣ）に設けられている。切替制御部４５は、回動体９（ステアリングホイール３ａ）が中立位置又はその付近に位置するとき、光通信部２５を選択し、回動体９（ステアリングホイール３ａ）が中立位置又はその付近ではない回転角θをとるとき、電波通信部３０を選択する。
【００３３】
次に、図４及び図５を用いて、回転コネクタ１の作用及び効果を説明する。
図４に示すように、ステップ１００において、角度判定部４４は、角度検出部１８の角度検出信号Ｓθを基に、回動体９（ステアリングホイール３ａ）の回転角、すなわちステアリングホイール３ａの操舵角を判定する。
【００３４】
ステップ１０１において、切替制御部４５は、回動体９の回転角θが駆動範囲Ｅ（例えば−６０°〜＋６０°）であるか否かを判定する。このとき、回動体９の回転角θが駆動範囲Ｅ内であれば、固定体８及び回動体９の通信として光通信を選択するために、ステップ１０２に移行する。一方、回動体９の回転角θが駆動範囲Ｅ内でなければ、固定体８及び回動体９の通信として電波通信を選択するために、ステップ１０４に移行する。
【００３５】
ステップ１０２において、切替制御部４５は、固定体８及び回動体９の通信として光通信（光通信部２５）を有効にする。これにより、回転コネクタ１において無線通信を行う際には、光通信により実行される。
【００３６】
図５に示すように、投光処理部３６は、光通信を通じてデータ通信を行うにあたり、例えば２値化情報の「１」相当を出力するとき、発光素子２６を点灯させ、２値化情報の「０」相当を出力するとき、発光素子２６を消灯させる。このように、投光処理部３６は、発光素子２６の点灯／消灯により２値化情報の通信データＳｄ１を構築して、固定体８側に送信する。
【００３７】
図４に戻り、ステップ１０３において、切替制御部４５は、光通信が有効にされた状況下において光通信の応答があったか否かを判定する。このとき、光通信の応答があれば、ステップ１０２に戻り、光通信が有効とされた状態を継続する。一方、光通信の応答がなければ、ステップ１０４に移行する。
【００３８】
ステップ１０４において、切替制御部４５は、無線給電部１９の作動を一時停止する。これは、無線給電部１９の電力電波が、電波通信部３０の通信に影響を及ぼさないようにするためである。
【００３９】
ステップ１０５において、切替制御部４５は、固定体８及び回動体９の通信として電波通信（電波通信部３０）を有効にする。これにより、回転コネクタ１においてデータ通信を行う際には、通信データＳｄ２が電波通信によって送信される。
【００４０】
さて、検知部４でスイッチ状態を検知したり画像データを取得したりするのは、ステアリングホイール３ａが中立位置付近で行われる傾向にある。よって、このときは、光通信を使用して高速にデータ送信を行う。一方、ステアリングホイール３ａが中立位置から大きく回動操作されているときには、検知部４が操作される頻度は少ない。このため、ステアリングホイール３ａが中立位置から大きく回動操作されたときには、電波通信によりデータ通信可能とすることで、高速通信ではなく、回転位置の制約が少ない電波通信で通信を行う。
【００４１】
このように、本例の場合、回転コネクタ１に光通信部２５及び電波通信部３０が設けられ、回動体９（ステアリングホイール３ａ）の回転角θに応じて、どちらを使用するのかが選択される。このため、回動体９の所定角範囲でのみ光通信が実施可能であればよいので、その範囲にのみ発光素子２６及び受光素子２７を設ければよい。これにより、回動体９の軸Ｌ１回りに沿って一帯に発光素子２６又は受光素子２７を複数配置せずに済む。よって、光通信に係る部品を減らして装置構成を簡素化することができる。
【００４２】
発光素子２６及び受光素子２７の組と、送信器３１及び受信器３２の組とは、回動体９の軸Ｌ１を間にして対向する位置に配置されている。よって、光通信部２５及び電波通信部３０を互いに離れた位置に配置することが可能となるので、両者とも安定した通信成立性を確保することができる。
【００４３】
光通信部２５は、各々１つずつの発光素子２６及び受光素子２７を備える。電波通信部３０は、各々１つずつの送信器３１及び受信器３２を備える。よって、光通信部２５及び電波通信部３０ともに部品点数が少ない簡素な構成で済む。
【００４４】
切替制御部４５は、回動体９が中立位置又はその付近に位置するとき、光通信部２５を選択し、回動体９が中立位置又はその付近ではない回転角θをとるとき、電波通信部３０を選択する。よって、回動体９が中立位置又はその付近に位置するとき、高速通信が必要であっても、光通信が選択されることにより、それに対応することができる。また、回動体９が中立位置又はその付近に位置しないとき、通信が高速ではないが位置の制約が少ない電波通信が選択されるので、この領域においても問題なく通信を行うことができる。
【００４５】
電波通信部３０は、ＵＨＦ帯の電波を通じて無線通信する。これにより、ＵＨＦ電波は遠くまで届くので、電波通信の通信成立性を確保するのに有利となる。
回転コネクタ１は、固定体８側から回動体９側へ無線により電力を供給する無線給電部１９を備える。よって、回動体９側に設けられた各種機器に、無線給電部１９を介して非接触により電力を供給することができる。
【００４６】
切替制御部４５は、固定体８及び回動体９の間の通信として電波通信部３０を選択したとき、無線給電部１９を停止させる。よって、電波通信を行うときには、無線給電部１９を停止するので、無線給電部１９の電力電波が、電波通信に影響を及ぼしてしまうことがない。
【００４７】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・光通信で通信データＳｄ１を送信しているとき、仮に通信が電波通信に切り替わったときは、データの続きを通信データＳｄ２によって送信するようにしてもよい。
【００４８】
・光通信部２５又は電波通信部３０をどの回転角θで選択するのは、実施形態以外のパターンに適宜変更できる。例えば、回転角θが中立位置又はその付近のときに電波通信部３０を選択し、それ以外の箇所で光通信部２５を選択してもよい。
【００４９】
・光通信の駆動範囲Ｅは、−６０°〜＋６０°に限定されず、他の値に変更してもよい。
・２値化情報は、例えば光が点灯されているときを「０」とし、光が消灯されているときを「１」としてもよい。
【００５０】
・発光素子２６及び受光素子２７の数は、それぞれ１つに限らず、複数としてもよい。
・発光素子２６は、ＬＥＤ以外の他の部材を適用可能である。
・発光素子２６及び受光素子２７は、基板１２，１３上に設けられることに限らず、固定体８や回動体９に配置されていればよい。
【００５１】
・光通信や電波通信の経路は、データ線を実現することに限らず、例えば制御線やパワー線であってもよい。
・通信データＳｄ１，Ｓｄ２は、それぞれ異なる種類のデータを送信する信号であってもよい。
【００５２】
・通信データＳｄは、多重信号に限定されず、１つの検知部４の出力のみから構築されるデータでもよい。
・電波通信部３０で用いる電波の周波数は、ＵＨＦ帯に限定されず、例えばＬＦ（Low Frequency）帯など、他の周波数に変更可能である。
【００５３】
・光通信部２５及び電波通信部３０は、軸Ｌ１を挟んで対向する位置に配置されることに限らず、その配置位置を適宜変更してもよい。
・角度検出部１８、ステアリングアングルセンサ等の検出部を用いることに限らず、回動体９の回転量を検出できる部材であればよい。
【００５４】
・発光素子２６を固定体８に設け、受光素子２７を回動体９に設けてもよい。
・無線給電部１９は、回動体９側から固定体８側に非接触で電力を供給するものでもよい。
【００５５】
・無線給電部１９は、省略することも可能である。
・回転コネクタ１は、車両に適用されることに限定されず、他の機器や装置に使用してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１…回転コネクタ、８…固定体、９…回動体、１９…無線給電部、２５…光通信部、２６…発光素子、２７…受光素子、３０…電波通信部、３１…送信器、３２…受信器、４４…角度判定部、４５…切替制御部、θ…回転角、Ｌ１…軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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