(57)【要約】  【課題】  ハンドルの回転軸がステアリングコラムに対してどれだけ回転しているかの相対回転量を検出することが必要とされが、従来の舵角検出装置は、専用のものを別途配置する必要があり、そのための部品点数が増えて、部品寸法が大きくなり、自動車のコストアップ、重量増加の一因になっていた。  【解決手段】  中心軸を中心にして回転する回転体と、その回転体を包囲するように環状空間を形成しれて配置されたハウジングと、前記環状空間内で前記回転体を巻回するように且つ途中で巻き方向が反転するように配置された帯状ケーブルと、光を発する発光体と、受光光量を検出する光量検出装置とからなり、前記帯状ケーブルはその長手方向に沿って複数の導線と光ファイバとが配置され、その光ファイバの光学特性により舵角検出を行うようにした。この結果、帯状ケーブル内に舵角検出のためのセンサを組み込むことができ、従来の課題を解決することができる。  【選択図】  図１
2005261144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を中心にして回転する回転体と、その回転体を包囲するように環状空間を形成して配置されたハウジングと、前記環状空間内で前記回転体を巻回するように且つ途中で巻き方向が反転するように配置された帯状ケーブルと、光を発する発光体と、受光光量を検出する光量検出装置とからなり、前記帯状ケーブルはその長手方向に沿って複数の導線と光ファイバとが配置され、前記複数の導線の一端が前記回転体側に接続され、前記複数の導線の他端が前記ハウジング側に接続されて、ハウジング側と回転体側との間で電気的導通を得るようになっており、前記光ファイバの一端に前記発光体が接続され、前記光ファイバの他端に前記光量検出装置が接続され、前記光量検出装置が前記光ファイバを介して伝搬した前記発光体からの光を受光し、その受光量によって前記回転体とハウジングとの相対的回転量を検出することを特徴とする角度検出機能付き回転コネクタ。
【請求項２】
光量検出装置は検出された光量を元に、ハウジングに対する回転体の回転角度に変換する変換装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の角度検出機能付き回転コネクタ。
【請求項３】
光ファイバは帯状導線の長手方向を往復するように配置され、発光体と光量検出装置とがハウジング側に配置されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の角度検出機能付き回転コネクタ。
【請求項４】
中心軸を中心にして回転する回転体と、その回転体を包囲するように環状空間を形成して配置されたハウジングと、前記環状空間内で前記回転体を巻回するように且つ途中で巻き方向が反転するように配置された帯状ケーブルと、光信号を発しその戻り光の時間遅れを検出する光学的時間領域反射測定器とからなり、前記帯状ケーブルはその長手方向に沿って複数の導線と光ファイバとが配置され、前記複数の導線の一端が前記回転体側に接続され、前記複数の導線の他端が前記ハウジング側に接続されて、ハウジング側と回転体側との間で電気的導通を得るようになっており、前記光ファイバの一端に光学的時間領域反射測定器が接続され、この光学的時間領域反射測定器は自ら発した光信号が前記帯状ケーブルの巻き方向反転部で反射される戻り光を検出し、この戻り光が到達するまでの時間遅れによって前記回転体とハウジングとの相対的回転量を検出することを特徴とする角度検出機能付き回転コネクタ。
【請求項５】
光信号は光パルスであることを特徴とする請求項４に記載の角度検出機能付き回転コネクタ。
【請求項６】
光信号は光強度が正弦波形であることを特徴とする請求項４に記載の角度検出機能付き回転コネクタ。
【請求項７】
光ファイバの他端に光反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１に記載の角度検出機能付き回転コネクタ。
【請求項８】
光学的時間領域反射測定器がハウジング側に配置されたことを特徴とする請求項４乃至請求項７の何れか１に記載の角度検出機能付き回転コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用操舵装置におけるハンドルとステアリングコラムとの間の電気的回転コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の電子制御化が進むにつれ、自動車の操舵装置におけるハンドル（ステアリングホイール）にも、電子制御のための各種スイッチやエアバッグなどの装置が設けられるようになっており、このスイッチや装置を電気配線によってステアリングコラム側に接続する必要がある。自動車のハンドルは、複数回左右に回転可能なように設定されているため、ハンドルの回転軸とステアリングコラムとを電気的に接続するためには、一般に複数の導線を備えた可撓性のフレキシブル・フラット・ケーブル（ＦＦＣ）が、ハンドル軸に固定された回転体とステアリングコラム側に固定されたハウジングとの間に渦巻き状態で、あるいは途中で折り返された反転渦巻き状態で設けられた構成の、ハンドルとステアリングコラム間の電気的接続装置が用いられる。（例えば特許文献１）
【０００３】
図５〜図７は特許文献１の従来例に記載された技術であり、図５は、電気的接続装置の分解斜視図で、図６は、組み立て状態での側面断面図である。この電気的接続装置は、自動車のハンドルの軸が挿入固定される筒状の回転体である第１の回転体１および第２の回転体３と、この回転体を外周側にて回転可能に支持して図示しないステアリングコラム側に固定される筒状のハウジングであるアッパカバー５およびアンダカバー７とを備え、前記回転体とハウジングとの間の環状空間９内に、ハンドルとステアリングコラム側とを電気的に接続するＦＦＣ１１が収容されている。
【０００４】
アッパカバー５とアンダカバー７とからなるハウジング内には、前記ＦＦＣ１１が収容されるインターナルギア１３が固定されている。インターナルギア１３は、下部内周面にギア部１５が形成されている。インターナルギア１３の下部のフランジ１３ａと第１の回転体１の下部のフランジ１ａとの間には、キャリア１９が相対回転可能に取付けられている。キャリア１９には、上方に突出したピン１９ａに、ＦＦＣ１１を案内する複数のガイドローラ２１が回転可能に取付けられている。一方、キャリア１９の下方に突出する三つのピン１９ｂには、インターナルギア１３のギア部１５に噛合する遊星歯車２３が回転可能に取付けられている。この遊星歯車２３は、第１の回転体１の下部側の外周部に形成されたギア部２５にも噛合しており、第１の回転体１の回転に伴う遊星歯車２３の回転（自転）により、キャリア１９が遊星歯車２３の回転（公転）に伴われて第１の回転体１に対して所定の減速比で回転する。
【０００５】
ＦＦＣ１１は、収容状態を平面的に示す図７での破線のように、内周側の一端が第１の回転体１の固定部２６に固定されて、その先端にコネクタ２７が取付けられている。なお、図７ではインターナルギア１３を省略してある。上記コネクタ２７から引き出されたＦＦＣ１１は、第１の回転体１の外周面に沿って巻かれ、ガイドローラ２１の任意の一つに巻き付くようにして反転部１１ａを形成し、インターナルギア１３の内周面に沿って前記とは逆方向に巻かれ、切欠１３ｂからインターナルギア１３の外部に引き出され、その先端に取付けられたコネクタ２９がアンダカバー７の膨出部３１に固定される。
【０００６】
アッパカバー５上には、第１、第２の各回転体１、３とともに回転する回転カバー３３が被せられ、前記ＦＦＣ１１の内周側端部のコネクタ２７は、回転カバー３３上に形成された固定部３３ａに固定される。回転カバー３３には三つのねじ挿入孔３３ｂが形成され、これに対応して第２の回転体３の上面には上記ねじ挿入孔３３ｂに整合する三つのボス部３５が突出して形成され、このボス部３５の上端にはねじ孔３５ａが形成されている。三つのボス部３５は、第１の回転体１の下面から上方に向けて形成された挿入溝３７内に挿入されて嵌め込まれ、その先端は第１の回転体１のフランジ部３９の下面に接触している。フランジ部３９には、ねじ挿入孔３９ａが形成されており、三つのねじ４１を、回転カバー３３のねじ挿入孔３３ｂおよび、第１の回転体１のねじ挿入孔３９ａに挿入し、第１の回転体３のねじ孔３５ａにねじ込むことで、回転体とハウジングとが固定されることになる。
【０００７】
ＦＦＣ１１は、ハンドルの複数回転に追従可能なような長さに設定され、回転体１の図７中での右回りに伴って、第１の回転体１の外周に巻かれた部位がほぐされつつ、インターナルギア１３の内周に巻かれていく。一方、第１の回転体１が図７中で左方向に回転した場合には、ＦＦＣ１１は、インターナルギア１３の内周に巻かれた部位がほぐされつつ、そのほぐされた部位が第１の回転体１の外周に徐々に巻かれていく。このとき、ＦＦＣ１１は、ガイドローラ２１に案内されつつ、反転部１１ａがガイドローラ２１およびキャリア１９とともにハウジング内を円周方向に移動する。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−７８１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようにして上記電気的接続装置は、複数の導線を備えた可撓性のフレキシブル・フラット・ケーブル（ＦＦＣ）を介して、ハンドルの回転軸とステアリングコラムとの間で電気的接続を行うことができる。
【００１０】
しかしながら、自動車の操舵装置は上記電気的接続装置とは別に、例えば、電動パワーステアリングシステムに対応するために、ハンドルの回転軸がステアリングコラムに対してどれだけ回転しているかの相対回転量を検出することが必要とされる。
従来このような相対回転量を検知するために、専用の舵角検出装置を上記電気的接続装置とは別に又は上記電気的接続装置内に配置することが行われている。
即ち、従来の舵角検出装置は、専用のものを別途配置されていたため、その部品点数が増えて、部品寸法が大きくなり、自動車のコストアップ、重量増加の一因になっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、舵角検出のためのセンサを上記ＦＦＣ内に配置することにより小型化を図り、コストアップ、重量増加を解決するもので、中心軸を中心にして回転する回転体と、その回転体を包囲するように環状空間を形成して配置されたハウジングと、前記環状空間内で前記回転体を巻回するように且つ途中で巻き方向が反転するように配置された帯状ケーブルと、光を発する発光体と、受光光量を検出する光量検出装置とからなり、前記帯状ケーブルはその長手方向に沿って複数の導線と光ファイバとが配置され、前記複数の導線の一端が前記回転体側に接続され、前記複数の導線の他端が前記ハウジング側に接続されて、ハウジング側と回転体側との間で電気的導通を得るようになっており、前記光ファイバの一端に前記発光体が接続され、前記光ファイバの他端に前記光量検出装置が接続され、前記光量検出装置が前記光ファイバを介して伝搬した前記発光体からの光を受光し、その受光量によって前記回転体とハウジングとの相対的回転量を検出することを特徴とする角度検出機能付き回転コネクタである。
【００１２】
他の本発明は、中心軸を中心にして回転する回転体と、その回転体を包囲するように環状空間を形成して配置されたハウジングと、前記環状空間内で前記回転体を巻回するように且つ途中で巻き方向が反転するように配置された帯状ケーブルと、光信号を発しその戻り光の時間遅れを検出する光学的時間領域反射測定器とからなり、前記帯状ケーブルはその長手方向に沿って複数の導線と光ファイバとが配置され、前記複数の導線の一端が前記回転体側に接続され、前記複数の導線の他端が前記ハウジング側に接続されて、ハウジング側と回転体側との間で電気的導通を得るようになっており、前記光ファイバの一端に光学的時間領域反射測定器が接続され、この光学的時間領域反射測定器は自ら発した光信号が前記帯状ケーブルの巻き方向反転部で反射される戻り光を検出し、この戻り光が到達するまでの時間遅れによって前記回転体とハウジングとの相対的回転量を検出することを特徴とする角度検出機能付き回転コネクタである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上記のように、舵角検出のためのセンサ部である光ファイバを上記ＦＦＣ内に配置することで、従来のように別途専用のセンサを配置する必要がなく、これにより小型化を図り、コストアップ、重量増加を解決した回転コネクタを提供できる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
光量検出装置は、検出された光量を元に、ハウジングに対する回転体の回転角度に変換する変換装置を備えている。
【００１５】
光ファイバは帯状導線の長手方向を往復するように配置され、発光体と光量検出装置とがハウジング側に配置されたことを特徴とする。
【００１６】
光信号は光パルスまたは正弦強度波形であることを特徴とする。
【００１７】
光学的時間領域反射測定器が接続された光ファイバの他端に光反射防止膜が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
光学的時間領域反射測定器がハウジング側に配置されたことを特徴とする。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の第一の実施例を示すものであり、図１(イ)は回転コネクタ４０の要部斜視図を示すもので、図１(ロ)は回転コネクタ４０の配線図を示すものである。
図において、４１は回転体、４２はハウジング、４３は回転体４１とハウジング４２とで形成された環状空間、４４は帯状ケーブル、４５はガイドローラ、４６はケーブル、４７は接続ボックス、４８、４９はそれぞれ接続ボックス４７内配置された発光体、光量検出装置である。
【００２０】
回転体４１は図５〜図７における回転体１と、ハウジング４２はアッパカバー５とアンダカバー７とで構成されるハウジングと、環状空間４３は環状空間９と、帯状ケーブル４４はＦＦＣ１１と、ガイドローラ４５はガイドローラ２１とそれぞれ機能・構成が同じものであり、それぞれ同様に動作するものである。しかしながら、帯状ケーブル４４は電気信号や電力を供給する複数の導線５０が帯状ケーブルの長手方向に沿って配置されている他に、光ファイバ５１が帯状ケーブル４４の一端４４'から他端４４''に向って配置され、更に他端４４''で折り返されて一端４４'に戻るように配置されている点が異なっている。
【００２１】
帯状ケーブル４４は環状空間内で前記回転体を巻回するように且つ途中で巻き方向が反転するように配置され、その一端４４'は接続ボックス４７内でケーブル４６内の導体４６'と接続され、他端４４''が回転体４１側と接続されている。これにより回転しないハウジング４２側と回転体４１側との間で電気的導通を得ることができるようになっている。光ファイバ５１の一端は接続ボックス４７内発光体と接続され、光ファイバ５１の他端は接続ボックス４７内で光量検出装置４９に接続されている。光量検出装置４９は発光体４８の発した特定波長の光を、光ファイバを伝搬させて受光し、その受光光量を検出するように構成されている。
【００２２】
帯状ケーブル４４は上述のように環状空間内で前記回転体を巻回されその途中で巻き方向が反転するように配置されているので、帯状ケーブルの接続ボックス４７側に接続された側の巻き径は回転体側に接続された側の巻き径に対して大きくなっており、更に、回転体１よりも小径となっているガイドローラ４５で反転された部分の径は前記それぞれの側の径よりも更に小径に屈曲されている。即ち、帯状ケーブル４４は図１(イ)に示すように、区間Ｋ２が最小径に、区間Ｋ１が大径に、区間Ｋ３が小径に屈曲されている。
【００２３】
光ファイバは、屈折率の大きなコアの外周に屈折率の小さなクラッドが配置され、一端から入射された光をコアに封じ込めながら他端に伝搬させるものである。このような光ファイバは一般に小径に屈曲されるとその部分で光が漏洩し、光伝送損失が発生する。従って、区間Ｋ３でが区間Ｋ１に比較してより多くの光伝送損失が発生する。区間Ｋ２は回転体４１の回転と連動して帯状ケーブル４４の長手方向で移動する。従って、回転体４１の回転量に応じて光ファイバ全体の光伝送損失が変化する。本実施例では、この光伝送損失を光量検出装置４９が検出し、回転体の回転量を検出するものである。
【００２４】
光量検出装置４９には、光量検出装置４９で検出された光量を元に、ハウジングに対する回転体の回転角度に変換する変換装置を接続し、変換装置に絶対的な回転角度を出力することもできる。
【００２５】
なお、上記実施例は光ファイバを他端４４''側で折り返して帯状ケーブル４４に配置されている場合を説明したが、光ファイバを折り返さないで布設して、発光体を回転体側に配置しても良い。
【実施例２】
【００２６】
図２は、本発明の他の実施例を示したもので、帯状ケーブル４４の一端から他端に向って光ファイバ５１が配置され、その一端４４'に光信号を発しその戻り光の時間遅れを検出する光学的時間領域反射測定器５２が接続されたものが示されている。また光ファイバの他端には図示しない光反射膜が形成され、光学的時間領域反射測定器５２から発射され光ファイバに入力された光が他端で反射して再び光学的時間領域反射測定器５２に戻らないようになっている。
【００２７】
光ファイバは光ファイバを構成する材料によって入力された光を光の進行方向と逆の方向に微弱ながら散乱光を発生する。この散乱光は後方散乱光と呼ばれており、伝送損失発生部でより多く発生する。従って上記帯状ケーブルの巻き方向反転部でより多くの後方散乱光を発生する。光学的時間領域反射測定器５２は発光体が発した光が光ファイバを伝搬して戻ってくる後方散乱光の時間的な遅れを計測して帯状ケーブル４４の巻き方向反転部が帯状ケーブルのどの長手方向の位置にあるかを計測して、回転体とハウジングとの相対的回転量を検出する。
【００２８】
即ち、図３(イ)に示すように光学的時間領域反射測定器５２が光ファイバに対して光パルス５３の光信号を発すると、図３(ロ)に示すように前記帯状ケーブル４４の巻き方向反転部で発生した後方散乱光５３'がある時間遅れで戻ってくる。光学的時間領域反射測定器５２は図３(ハ)に示すように、光パルス５３を発射したときから後方散乱光５３'が戻って来るまでの時間遅れΔｔを計測する。この時間遅れΔｔにより回転体とハウジングとの相対的回転量を検出することができる。
【００２９】
光学的時間領域反射測定器５２には、前記時間遅れΔｔを元に、ハウジングに対する回転体の回転角度に変換する変換装置を接続し、変換装置に絶対的な回転角度を出力することもできる。
【００３０】
なお、上記実施例において、光信号がパルス光の場合を説明したが、本発明は図４に示すように、光信号の強度が時間的に正弦波状に変化する光５４を用いて、その後方散乱光５４'を計測し、その時間遅れΔｔを計測するようにしても、上記と同様に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、図１(イ)は要部斜視図、図１(ロ)は配線図。
【図２】本発明の他の実施例における配線図。
【図３】図２の実施例における光信号及び後方散乱光の関係を示す波形図であり、図３(イ)は光信号の波形図、図３(ロ)は後方散乱光の波形図、図３(ハ)は前記両波形の時間遅れを示す波形図。
【図４】図２の他の実施例における光信号及び後方散乱光の関係を示す波形図であり、図３(イ)は光信号の波形図、図３(ロ)は後方散乱光の波形図、図３(ハ)は前記両波形の時間遅れを示す波形図。
【図５】従来の一例を示す要部分解斜視図。
【図６】図５の要部分解断面図。
【図７】図５の要部平面図
【符号の説明】
【００３２】
４０    回転コネクタ
４１    回転体
４２    ハウジング
４３    環状空間
４４    帯状ケーブル
４４'    一端
４４''    他端
４５    ガイドローラ
４６    ケーブル
４６'    導体
４７    接続ボックス
４８    発光体
４９    光量検出装置
５０    導線
５１    光ファイバ
５２    光学的時間領域反射測定器
５３    光パルス
５３'    後方散乱光
５４    正弦波状に変化する光
５４'    後方散乱光
Ｋ１    区間
Ｋ２    区間
Ｋ３    区間
【図１】
2005261144.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005261144.tif 000007
【図６】
2005261144.tif 000008
【図７】
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