(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のギャップをおいて互いに対向して相対回転可能に配した１次側及び２次側磁性コアにそれぞれ巻回され互いに電磁結合可能な１次及び２次コイルを有する分離型トランスでの電気接続の異常診断方法において、
前記分離型トランスの前記１次コイルに交流信号を印加したときに前記１次コイルに生じる相互誘導信号を複数の交流信号周波数について測定する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）で測定した複数の相互誘導信号とこの測定に用いた前記複数の交流信号周波数とに基づいて相互誘導信号の周波数による信号レベル変化または位相変化を示す周波数特性を求める工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）で求めた相互誘導信号の周波数特性と、前記分離型トランスの前記２次コイルとこれに接続された負荷とを含む閉回路での短絡あるいは断線が生じたときに予め求めた周波数特性と、を比較することにより、短絡あるいは断線を判別する工程（ｃ）と
を備えることを特徴とする異常診断方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）では前記交流信号の周波数を可変しつつ前記相互誘導信号を測定することを特徴とする請求項１に記載の異常診断方法。
【請求項３】
前記分離型トランスと同一構成の試験用分離型トランスの２次コイルに該２次コイルと共に正常な閉回路をなす負荷を接続した状態で、前記試験用分離型トランスの１次コイルに周波数を異にする複数の交流信号を順次印加したときに前記１次コイルに順次生じる複数の相互誘導信号を平滑して得た複数の平滑信号に基づいて正常時の最大平滑信号レベル及び特定の交流信号周波数を求める工程（ｄ）と、
前記試験用分離型トランスの前記２次コイルに該２次コイルと共に断線を生じた閉回路をなす負荷を接続した状態で、前記試験用分離型トランスの前記１次コイルに前記複数の交流信号を順次印加することにより得た前記複数の平滑信号に基づいて断線時の最大平滑信号レベル及び特定の交流信号周波数を求める工程（ｅ）と、
前記試験用分離型トランスの前記２次コイルに該２次コイルと共に短絡を生じた閉回路をなす負荷を接続した状態で、前記試験用分離型トランスの前記１次コイルに前記複数の交流信号を順次印加することにより得た前記複数の平滑信号に基づいて短絡時の最大平滑信号レベル及び特定の交流信号周波数を求める工程（ｆ）と、
前記正常時、断線時及び短絡時の前記最大平滑信号レベル及び前記特定の交流信号周波数に基づいて、正常時、断線時及び短絡時の前記特定の交流信号周波数にそれぞれ対応する第１、第２及び第３の所定の交流信号周波数での第１、第２及び第３閾値を予め決定する工程（ｇ）とを更に備え、
前記工程（ａ）では、前記第１、第２及び第３の所定の交流信号周波数の交流信号を前記分離型トランスの１次コイルに印加したときの前記相互誘導信号を順次測定し、
前記工程（ｂ）では、前記工程（ａ）で測定した前記複数の相互誘導信号を平滑して得た複数の平滑信号の信号レベルを測定し、
前記工程（ｃ）では、各前記信号レベルを前記第１、第２及び第３閾値と比較することにより前記閉回路での短絡あるいは断線を判別することを特徴とする請求項１に記載の異常診断方法。
【請求項４】
前記分離型トランスと同一構成の試験用分離型トランスの２次コイルに該２次コイルと共に正常な閉回路をなす負荷を接続した状態で、前記試験用分離型トランスの１次コイルに周波数を異にする複数の交流信号を順次印加したときに１次コイルに順次生じる複数の相互誘導信号を平滑して得た複数の平滑信号に基づいて正常時の特定の交流信号周波数を求める工程（ｈ）と、
前記試験用分離型トランスの前記２次コイルに該２次コイルと共に断線または短絡を生じた閉回路をなす負荷を接続した状態で、前記試験用分離型トランスの前記１次コイルに前記複数の交流信号を順次印加することにより得た前記複数の平滑信号に基づいて断線時の特定の交流信号周波数を求める工程（ｉ）とを更に備え、
前記工程（ａ）では、前記正常時および断線時または短絡時の特定の交流信号周波数をそれぞれ含む第１の周波数領域および第２または第３の周波数領域で変化する周波数の交流信号を前記分離型トランスの１次コイルに印加したときの前記相互誘導信号を順次測定し、
前記工程（ｂ）は、前記工程（ａ）で測定した前記複数の相互誘導信号を平滑して得た複数の平滑信号の信号レベルを測定する副工程（ｂ１１）と、前記第１の周波数領域および第２または第３の周波数領域における交流信号周波数の変化に伴う平滑信号レベル変化分を求める副工程（ｂ１２）とを含み、
前記工程（ｃ）では、前記副工程（ｂ１２）で求めた前記平滑信号レベルの変化分に基づいて前記閉回路での短絡あるいは断線を判別することを特徴とする請求項１に記載の異常診断方法。
【請求項５】
所定のギャップをおいて互いに対向して相対回転可能に配した１次側及び２次側磁性コアにそれぞれ巻回され互いに電磁結合可能な１次及び２次コイルを有する分離型トランスでの電気接続の異常診断装置において、
周波数を異にする複数の交流信号を前記分離型トランスの前記１次コイルに順次印加する信号印加手段と、
前記複数の交流信号を印加したときに前記１次コイルに生じる複数の相互誘導信号を順次検出する信号検出手段と、
前記複数の相互誘導信号と前記複数の交流信号の周波数とから、相互誘導信号の周波数による信号レベル変化または位相変化を示す周波数特性を求め、当該周波数特性と、前記分離型トランスの前記２次コイルとこれに接続された負荷とを含む閉回路での短絡あるいは断線が生じたときに予め求めた周波数特性と、を比較することにより、短絡あるいは断線を判別する異常判別手段と
を備えることを特徴とする異常診断装置。
【請求項６】
前記信号印加手段は、前記交流信号の周波数を可変しつつ前記交流信号を前記１次コイルに印加することを特徴とする請求項５に記載の異常診断装置。
【請求項７】
前記信号検出手段は、前記複数の相互誘導信号を平滑して複数の平滑信号を得る平滑回路部と、前記複数の平滑信号の信号レベルを検出する信号レベル検出部とを含み、
前記異常判別手段は、前記閉回路での電気接続が正常であるとき、前記閉回路で断線が生じたとき及び前記閉回路で短絡が生じたときのそれぞれにおける最大平滑信号レベルとこれに対応する特定の交流信号周波数とから予め求めておいた前記特定の交流信号周波数にそれぞれ対応する第１、第２及び第３の所定の交流信号周波数での第１、第２及び第３閾値を記憶する記憶部を含み、前記第１、第２及び第３の所定の交流信号周波数において前記信号レベル検出部によりそれぞれ検出された前記平滑信号の信号レベルの各々を前記第１、第２及び第３閾値と比較することにより、前記閉回路での短絡あるいは断線を判別する
ことを特徴とする請求項５に記載の異常診断装置。
【請求項８】
前記信号検出手段は、前記複数の相互誘導信号を平滑して複数の平滑信号を得る平滑回路部と、前記複数の平滑信号の信号レベルを検出する信号レベル検出部とを含み、
前記異常判別手段は、前記閉回路での電気接続が正常であるとき、および前記閉回路で断線または短絡が生じたときのそれぞれにおける最大平滑信号レベルに対応する特定の交流信号周波数を含む第１周波数領域および第２または第３周波数領域において前記信号レベル検出部により検出された平滑信号レベルから、前記第１周波数領域および第２または第３周波数領域における交流信号周波数の変化に伴う平滑信号レベル変化量を求め、前記平滑信号レベル変化量に基づいて前記閉回路での短絡あるいは断線を判別する
ことを特徴とする請求項５に記載の異常診断装置。
【請求項９】
前記信号検出手段は、前記１次コイルの両端に入力側が接続された差動増幅器を含み、前記差動増幅器の出力側は前記平滑回路部に接続されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の異常診断装置。
【請求項１０】
前記信号検出手段の前記平滑回路部は、前記１次コイルの一端に接続された第１平滑回路と前記１次コイルの他端に接続された第２平滑回路とを含み、
前記信号検出手段の前記信号レベル検出部は、前記第１及び第２平滑回路にそれぞれ接続された第１及び第２電圧検出部を含むことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の異常診断装置。
【請求項１１】
前記信号検出手段の前記平滑回路部は、前記１次コイルの一端に接続された平滑回路からなり、前記信号検出手段の前記信号レベル検出部は前記平滑回路に接続された電圧検出部からなることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の異常診断装置。
【請求項１２】
ステアリング装置の静止部材及び回転部材にそれぞれ固定されるステータ及びロータに前記１次側及び２次側コアがそれぞれ装着される分離型トランスに装備されるものであって、前記ステータに取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の異常診断装置。
【請求項１３】
前記負荷が、前記ステアリング装置に内蔵されるエアバッグ装置の電熱線であることを特徴とする請求項１２に記載の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、分離型トランス用の異常診断方法及びその装置に関し、特に、分離型トランスの一方のコイルとこれに接続された負荷とを含む閉回路での短絡や断線を判別する異常診断方法及びその装置に関する。
背景技術
分離型トランスは、互いに相対回転可能に配された１次側コア及び２次側コアにそれぞれ巻回され互いに電磁結合可能な１次コイル及び２次コイルを備え、互いに相対回転する部材間での電力や電気信号の伝送に適したものになっている。
第７図は、電子回路２及び負荷３にそれぞれ接続された１次コイル１１及び２次コイル１２を有する分離型トランス１を示し、この分離型トランス１は、電子回路２から入力した電力や電気信号を負荷３に供給するようになっている。分離型トランス１は、例えば、自動車のステアリング装置の静止部材に固定したステータとステアリングハンドルに固定されてステータに対して回転するロータとの間を非接触で電気的に接続する回転コネクタとして用いられる。この場合、１次コイル１１及び２次コイル１２はステータ及びロータにそれぞれ固定され、電子回路２の入力側にはセンサが接続され、負荷３は、例えば、ステアリングハンドルに内蔵されたエアバッグ用の電熱線から構成される。そして、電子回路２は、自動車に大きな衝撃が加わったことをセンサ出力信号に基づいて判別したときに分離型トランス１の１次コイル１１へエアバッグ起爆電力を出力するようになっており、この電力は、１次トランス１１から２次トランス１２を介して電熱線３に供給され、これにより電熱線３が加熱されて起爆剤に着火し、エアバッグが膨らむ。
上記説明例から分かるように、分離型トランスには高い動作信頼性が求められるが、分離型トランスの１次コイルと電子回路との接続や２次コイルと負荷との接続には電気コネクタや電線が用いられ、電気コネクタでの接続不良や電線の断線などの異常が生じるおそれがある。
さて、ロータとステータとの間に渦巻き状をなして配されるフラットケーブルによりロータとステータとを電気的に接続するタイプの回転コネクタに関しては、電気コネクタでの接続不良やフラットケーブルをなす導線の断線が発生したか否かを電気コネクタ端子間や導線間の抵抗値に基づいて判別する異常検出方法が知られている。そして、この様な方法で異常発生を早期に検出して、必要な処置を講じるようにしている。
しかしながら、分離型トランスの場合は、互いに電磁的に結合された１次コイルと２次コイルとの間で交流成分は伝送されるが、直流成分は伝送されないので、フラットケーブル型回転コネクタの場合のように抵抗値に基づいて異常を判別することは困難である。すなわち、分離型トランスの１次コイルに接続された異常診断ユニットで１次コイルの両端間の抵抗値を測定することにより、分離型トランスと負荷とを接続する電気コネクタでの接続不良や電線の断線などの異常を検出することはできない。この様に、分離型トランスの場合、分離型トランスと負荷との電気接続上の異常発生を従来法により検出することは困難である。
発明の開示
本発明の目的は、分離型トランスと負荷との電気接続上の異常を診断する異常診断方法及びその装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一つの態様によれば、所定のギャップをおいて互いに対向して相対回転可能に配した１次側及び２次側磁性コアにそれぞれ巻回され互いに電磁結合可能な１次及び２次コイルを有する分離型トランス用の異常診断方法が提供される。この異常診断方法は、分離型トランスの１次コイルに交流信号を印加したときに１次コイルに生じる相互誘導信号を複数の交流信号周波数について測定する工程（ａ）と、前記工程（ａ）で測定した複数の相互誘導信号とこの測定に用いた前記複数の交流信号周波数とに基づいて相互誘導信号の周波数特性を求める工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）で求めた相互誘導信号の周波数特性に基づいて、分離型トランスの２次コイルとこれに接続された負荷とを含む閉回路での短絡あるいは断線を判別する工程（ｃ）とを備えることを特徴とする。
本発明の異常診断方法は、分離型トランスの１次側に交流信号たとえば交流電力を印加したときに１次側に生じる相互誘導信号に基づいて、２次側での接続異常を判別するものとなっており、抵抗値測定に基づく従来法では検出できなかった２次側での接続異常を早期に検出できる。
すなわち、分離型トランスの２次側の閉回路での電気接続が正常であるときと閉回路に異常が生じたときとでは１次コイルからみた分離型トランスの相互インピーダンスが異なり、閉回路に異常が生じたときの相互誘導信号の周波数特性は、閉回路が正常であるときの周波数特性と異なる。従って、相互誘導信号の周波数特性（たとえば周波数特性を特徴づける周波数特性パラメータ）に基づいて異常発生を判別可能である。このため、閉回路での異常発生を早期に検出でき、異常発生時には必要な処置を講じることができ、従って、分離型トランスの動作信頼性を高めることができる。
本発明の異常診断方法が適用される分離型トランスは、例えば、自動車のステアリング装置の静止部材と回転部材とを電気的に接続する回転コネクタとしての使用に適し、自動車の安全走行に寄与する。
本発明の異常診断方法において、好ましくは、工程（ａ）では交流信号の周波数を可変しつつ相互誘導信号を測定する。この好適態様によれば、交流信号周波数が不連続的あるいは連続的に変化し、この周波数変化につれて順次発生する複数の相互誘導信号が工程（ａ）で測定され、工程（ｂ）では、複数の相互誘導信号やこれに対応する複数の平滑信号に基づいて相互誘導信号や平滑信号レベルの周波数特性が的確に求められる。
好ましくは、工程（ｃ）では、工程（ｂ）で求めた相互誘導信号の周波数特性を、前記閉回路での電気接続が正常であるとき、前記閉回路で断線が生じたとき、及び前記閉回路で短絡が生じたときに予め求めておいた相互誘導信号の周波数特性と比較することにより、閉回路での短絡あるいは断線を判別する。この好適態様によれば、相互誘導信号の周波数特性に基づく異常判別を的確かつ迅速に行える。
好ましくは、分離型トランスと同一構成でありまた２次側閉回路が正常、断線および短絡状態にある試験用分離型トランスを用いて、試験用分離型トランスへの交流信号の印加に伴って発生する相互誘導信号から得られる平滑信号の最大信号レベル及びこれに対応する特定の交流信号周波数を測定し、これらの計測値に基づいて正常時、断線時および短絡時の特定の交流信号周波数にそれぞれ対応する所定の交流信号周波数での閾値を予め決定しておく。そして、所定の交流信号周波数における実際信号レベルをそれぞれの閾値と比較して閉回路での短絡あるいは断線を判別する。
平滑信号の最大信号レベル及び特定の交流信号周波数は、分離型トランスの２次側の閉回路での電気接続の良否に応じて変化し、閉回路での接続状態を的確に表す。従って、試験用分離型トランスを用いて正常時、断線時および短絡時の最大信号レベルと特定の交流信号周波数とから求めた閾値に基づいて異常診断を行う上記の好適態様によれば、分離型トランスの２次側の閉回路での接続異常を的確に判別できる。
好ましくは、正常時および断線時または短絡時の特定の交流信号周波数を含む周波数領域における平滑信号レベル変化量に基づいて異常判別を行う。
平滑信号レベル変化量は、分離型トランスの２次側の閉回路での接続状態を的確に表すので、平滑信号レベル変化量に基づく異常判別を行う上記好適実施態様によれば閉回路での接続異常を的確に判別できる。
本発明の別の態様によれば、所定のギャップをおいて互いに対向して相対回転可能に配した１次側及び２次側磁性コアにそれぞれ巻回され互いに電磁結合可能な１次及び２次コイルを有する分離型トランス用の異常診断装置が提供される。
この異常診断装置は、周波数を異にする複数の交流信号を前記分離型トランスの前記１次コイルに順次印加する信号印加手段と、各前記交流信号が印加されたときに前記１次コイルの両端に生じる相互誘導信号を検出することにより複数の相互誘導信号を検出する信号検出手段と、前記複数の交流信号の周波数を順次検出し、前記複数の交流信号の周波数と前記信号検出手段により検出された前記複数の相互誘導信号とから求めた前記相互誘導信号の周波数特性に基づいて、前記分離型トランスの２次コイルとこれに接続された負荷とを含む閉回路での短絡あるいは断線を判別する異常判別手段とを備えることを特徴とする。
上記の異常診断装置は、分離型トランスの１次側に交流信号を印加したときに１次側に生じる相互誘導信号に基づいて、２次側での接続異常を判別するものとなっており、抵抗値測定に基づく従来法では検出できなかった２次側での接続異常を早期に検出でき、異常発生時には必要な処置を講じることができる。従って、本発明の異常診断装置を装備した分離型トランスは動作信頼性が高い。
本発明の異常診断装置の好適態様では、前記信号検出手段および前記異常判別手段は、本発明の異常診断方法の好適態様で奏される機能と同様の機能を達成するように構成され、これにより分離型トランスの２次側閉回路での異常の有無をより的確に診断するものとなっている。
発明を実施するための最良の形態
以下、第１図及び第２図を参照して、本発明の第１実施形態に係る異常診断装置を説明する。
本実施形態の異常診断装置は、例えば自動車のステアリング装置用の回転コネクタの主要部を構成する分離型トランスに装着され、分離型トランスの２次コイルとこれに接続された負荷とを含む閉回路の異常診断を行うものとなっている。
第１図に示すように、回転コネクタは、ステアリング装置の静止部材（図示略）に固定されたステータ５と、このステータ５を挿通して延びるステアリングシャフト（回転部材）４に固定されたロータ６とを備え、このロータ６は、ステアリングハンドル（図示略）の回転に伴ってステータ５に対して回転するようになっている。また、回転コネクタは分離型トランスを有している。
分離型トランスは、ステータ５及びロータ６にそれぞれ固定され且つ絶縁磁性材からそれぞれ構成された１次側及び２次側コア７、８と、両コア７、８にそれぞれ巻回された１次及び２次コイル１１、１２とを備えている。１次側及び２次側コア７、８はステアリングシャフト４に関して同軸状に配置されると共にギャップＧをおいて互いに対向して配置されて互いに相対回転可能になっている。また、１次及び２次コイル１１、１２はコア７、８を介して互いに電磁的に結合可能になっている。
図示を一部省略するが、１次コイル１１から延びる電線の先端にはたとえば雄型コネクタが接続され、この雄型コネクタに接続される雌形コネクタから延びる電線は制御装置（第７図の電子回路２に対応）に接続されている。すなわち、１次コイル１１は制御装置２に電気的に接続されている。また、２次コイル１２から延びる電線の先端にはたとえば雄型コネクタが接続され、この雄型コネクタから延びる電線は、ステアリングハンドルに内蔵された電装部品たとえばエアバッグ装置の電熱線（第７図の負荷３に対応）に接続されている。すなわち、２次コイル１２は電熱線３に電気的に接続されている。そして、２次コイル１２と電熱線３は閉回路を形成している。
エアバッグ装置の動作制御に関連して、自動車に加わる衝撃の度合を検出するセンサ（図示略）が制御装置３の入力側に接続されており、同センサからの出力信号に基づいて自動車に大きな衝撃が加わったことを判別すると、制御装置３はエアバッグ起爆電力を１次コイル１１に供給するようになっている。この電力は１次コイル１１から２次コイル１２を介して電熱線３に供給され、これにより電熱線３が加熱して起爆剤を着火してエアバック（図示略）を瞬時に展開するようになっている。
第１図中、参照符号２０は本実施形態の異常診断装置を示し、異常診断装置２０はステータ５の下面に取り付けられている。
第２図に示すように、異常診断装置２０は、１次コイル１１に並列に接続され１次コイル１１と共に共振回路を構成するコンデンサＣと、このコンデンサＣの一端に接続された直流電源部２１と、コンデンサＣの他端に接続された発振器２２と、発振器２２に接続され発振器２２の発振周波数を可変設定する周波数設定部２３とを備えている。この構成において、１次コイル１１とコンデンサＣとからなる共振回路に対して、直流電源部２１から直流電力が供給されると共に周波数設定部２３により設定された発振周波数で動作する発振器２２から交流信号が供給される。共振回路では直流電源部２１からの直流電力が発振器２２からの交流信号により変調され、共振回路からは上記発振周波数に対応する周波数の交流電力が出力される。この発振周波数は設定変更可能であるので、上記の回路要素２１〜２３および共振回路からは、周波数が可変の交流電力が出力されることになる。従って、回路要素２１〜２３及び共振回路は、広義には、周波数を異にする複数の交流信号を１次コイル１１に順次印加する信号印加手段を構成する。そして、共振回路からの交流電力は、１次コイル１１及び２次コイル１２を介して負荷３に供給されて負荷３で消費される。なお、直流電源部２１は、任意の期間たとえば自動車に衝撃が加わっている期間にわたって直流電力を発生するように構成するようにしても良い。
第２図を再び参照すると、異常診断装置２０は、コンデンサＣの両端にそれぞれ接続された２つの入力端子を有する差動増幅器２４を更に含み、この差動増幅器２４は、１次コイル１１の両端に誘起される逆起電力を入力して増幅し、逆起電力の大きさを表す差分信号（相互誘導信号）を信号平滑回路２５に出力するものとなっている。信号平滑回路２５は例えばローパスフィルタから構成され、その出力側には電圧検出部２６が接続されている。電圧検出部２６は、信号平滑回路２５で平滑された差分信号の信号レベル（電圧値）を検出して、演算制御部２７に出力するようになっている。
演算制御部２７は、周波数設定部２３に接続され、周波数設定部２３による発振周波数設定タイミングや設定変更タイミングを制御し、これにより発振器２２の発振周波数を可変制御するようになっている。また、演算制御部２７は、電圧検出部２６の出力側に接続され、発振周波数が所要の周波数領域で可変される間に電圧検出部２６から出力される出力信号の最大電圧値を判定し、また、最大電圧値が発生したときに周波数設定部２３により設定されている発振周波数（特定の発振周波数（特定の交流信号周波数））を判定するようになっている。これに関連して、演算制御部２７は、Ａ／Ｄ変換器、デジタル演算装置などを有している。
更に、演算制御部２７は、異常診断装置２０を装備した回転コネクタの稼働中に実際に検出した最大出力信号値および特定の発振周波数からなる周波数特性データを記憶部２９に予め格納された周波数特性データと比較して、分離型トランス１の２次側閉回路での電気接続の異常発生の有無を判別するものとなっている。従って、演算制御部２７及び記憶部２８は、広義には、相互誘導信号（差動増幅器２４の出力）の周波数特性に基づいて異常発生を判別する異常判別手段を構成する。そして、短絡や断線の発生を検出すると、演算制御部２７は、表示部２９を駆動して短絡や断線の発生を表すデータを表示部２９に表示させる。
以下、本実施形態での異常判別原理を説明する。
分離型トランス１の２次側閉回路において電熱線（負荷）３の断線、２次コイル１２の断線、２次コイル１２での短絡または電熱線３での短絡などの電気接続上の異常が発生すると、１次コイル１１からみた分離型トランス１の相互インピーダンスが正常時のものから変化する。そして、この相互インピーダンス変化に伴って、１次コイル１１の両端に誘起される逆起電力の大きさを表す相互誘導信号（差動増幅器２４の出力）が変化し、従って、相互誘導信号を入力する信号平滑回路２５の出力信号の電圧値（第３図及び第４図に記号Ｖを付して示す）も変化する。また、電圧値Ｖは、発振器２２の発振周波数（第３図及び第４図に記号ｆを付して示す）によっても変化する。
上記の事実に基づき、本実施形態の異常診断装置２０は、信号平滑回路２５の出力信号の最大電圧値とこれに対応する発振周波数（特定の発振周波数）とを、相互誘導信号の周波数特性を表すデータとして求め、この周波数特性データと記憶部２９に格納された周波数データとに基づいて２次側閉回路の異常の有無を診断するものとなっている。
記憶部２７に格納する周波数特性データを取得するため、分離型トランスの２次側閉回路での電気接続状態が正常である回転コネクタ、閉回路に短絡が生じた回転コネクタおよび閉回路に断線が生じた回転コネクタを人為的に構成する。これらの回転コネクタは第１図のものと同一構成である。そして、それぞれの回転コネクタの分離型トランスに装備した異常診断装置の演算制御部により、電圧検出部２６の出力信号の最大値および特定の発振周波数が周波数特性データとして検出される。なお、一つの回転コネクタを用いて、正常時、断線時および短絡時のデータを取得可能である。
第３図は、正常な回転コネクタ、断線のある回転コネクタ及び短絡のある回転コネクタにそれぞれにおける信号平滑回路２５の出力信号の周波数特性Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を示す。
第３図から分かるように、分離型トランスの２次側閉回路に断線がある場合での出力信号の最大電圧値Ｖ２は正常時の最大電圧値Ｖ１よりも高く、特定の周波数ｆ２は正常時の特定の周波数ｆ１よりも低い。また、２次側閉回路に短絡がある場合での最大電圧値Ｖ３は正常時の最大電圧値Ｖ１よりも低く、特定の周波数ｆ３は正常時の特定の周波数ｆ１よりも高い。
そして、正常時、断線時及び短絡時のそれぞれにおける周波数特性データＳ１、Ｓ２及びＳ３として最大電圧値Ｖ１、Ｖ２及びＶ３ならびに特定の発振周波数ｆ１、ｆ２及びｆ３が異常診断装置２０の出荷前に記憶部２９に予め格納される。
以下、本実施形態の異常診断装置２０の作用を説明する。
回転コネクタの実際使用中、これ装備された異常診断装置２０では、分離型トランス１の２次側閉回路の電気接続異常の有無を診断するため、直流電源部２１から微少な直流電流を１次コイル１１に供給すると共に発振器２２を発振動作させ、これにより発振器２２の発振周波数に対応する周波数の交流電力が１次コイル１１に加えられ、１次コイル１１に逆起電力が生じる。この逆起電力の大きさを表す差分信号（相互誘導信号）が差動増幅器２４から入力信号平滑回路２５に供給されて信号平滑回路２５で平滑され、平滑された差分信号の信号レベル（電圧値）が電圧検出部２６により検出される。
演算制御部２７は、電圧検出部２６を介して信号平滑回路２５の出力信号の電圧値を検出すると共にそのときの発振器２２の発振周波数を周波数設定部２３から検出し、電圧値及び発振周波数を記憶する。次いで、周波数設定部２３を介して発振周波数を変更し、変更後の発振周波数における信号平滑回路２５の出力信号の電圧値を発振周波数と共に記憶する。この様にして所要の周波数領域で発振周波数を可変しつつ、それぞれの発振周波数における信号平滑回路２５の出力信号の電圧値を発振周波数に対応づけて順次記憶する。エアバック起爆用電力を伝送する回転コネクタの場合、発振周波数は数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度であり、出力信号電圧値は数十ｍＶ〜数Ｖ程度である。そして、演算制御部２７は、記憶した出力信号電圧値のうちの最大電圧値とこれに対応する発振周波数（特定の発振周波数）を判定する。
次に、演算制御部２７は、斯く判定した最大電圧値及び特定の発振周波数を、記憶部２９から読み出した正常時、断線時及び短絡時の最大電圧値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３及び特定の発振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３と順次比較して、実際の周波数特性が予め求めた周波数特性Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のいずれに最も類似するかを判定し、分離型トランス１の２次側閉回路での電気接続が正常であるか或いは断線または短絡が生じているかを診断する。そして、異常診断は所定周期で繰り返し実行される。
以上のように、本実施形態の異常診断装置２０は、分離型トランス１の２次側閉回路の電気接続状態に応じて変化する分離型トランス１の相互インピーダンスを信号平滑回路２５の出力信号の周波数特性として捉え、この周波数特性に基づいて２次側閉回路の電気接続上の異常の有無を的確かつ迅速に判別するものとなっており、これにより自動車の運行及び整備において適切な処置を早期に実施可能である。
上記実施形態では、信号平滑回路２５の出力信号の周波数特性を特徴づける出力信号の最大電圧値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３とこれに対応する特定の周波数（発振器２２の発振周波数）ｆ１、ｆ２、ｆ３とに基づいて異常診断を行うようにしたが、周波数特性全体を表す波形Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（第３図）に基づいて異常診断を行うことも可能である。
また、上記実施形態では、分離型トランス１の相互インピーダンスを表す信号平滑回路２５の出力信号の周波数特性に基づいて異常診断を行うようにしたが、相互インピーダンスの変化に応じて１次コイル１１の両端に誘起される相互誘導信号の位相が変化することを考慮して、相互誘導信号の電圧値と位相との関係を表す相互誘導信号の位相特性に基づいて異常診断を行うようにしても良い。すなわち、正常状態、断線状態及び短絡状態のそれぞれにおいて位相特性を予め検出しておき、異常診断に際して検出された位相特性をこれらの位相特性と順次比較する。
以下、上記第１実施形態の異常診断装置２０の第１変形例を説明する。
分離型トランス１の２次側閉回路が正常状態、断線状態及び短絡状態にあるときの最大電圧値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３及び特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を記憶部２９に予め格納した上記第１実施形態に比べ、この変形例は、信号平滑回路２５の出力信号電圧に関して、特定の周波数ｆ１、ｆ２及びｆ３のそれぞれに対応づけて３つの閾値ＶＳ１、ＶＳ２及びＶＳ３を記憶部２９に予め格納しておき、異常診断に供するようにした点が異なる。その他の点については第１実施形態の場合と同一であるので説明を省略する。
以下、第４図を参照して、この変形例での閾値ＶＳ１、ＶＳ２及びＶＳ３について説明する。
第１実施形態の場合（第３図）と同様、この変形例においても、信号平滑回路２５の出力信号の最大値及びこれに対応する特定の周波数は、分離型トランス１の２次側閉回路が正常状態、断線状態及び短絡状態にあるときにＶ１、Ｖ２、Ｖ３及びｆ１、ｆ２、ｆ３の値をそれぞれとるものとする。すなわち、第４図に示す周波数特性Ｓ１、Ｓ２及びＳ３は第３図に示したものと同一である。
第４図に示すように、閾値ＶＳ１は、正常時の周波数特性Ｓ１における周波数ｆ１での電圧値Ｖを下回ると共に断線時および短絡時の周波数特性Ｓ２、Ｓ３のそれぞれにおける周波数ｆ１での電圧値Ｖを上回るように設定され、また、閾値ＶＳ２は、周波数特性Ｓ２における周波数ｆ２での電圧値Ｖを下回ると共に周波数特性Ｓ１、Ｓ３のそれぞれにおける周波数ｆ２での電圧値Ｖを上回るように設定されている。そして、閾値ＶＳ３は、周波数特性Ｓ３における周波数ｆ３での電圧値Ｖを下回ると共に周波数特性Ｓ１、Ｓ２における周波数ｆ３での電圧値Ｖを上回るように設定されている。
閾値ＶＳ１〜ＶＳ３の設定にあたっては、分離型トランスの２次側閉回路での電気接続状態が正常である回転コネクタ、閉回路に短絡が生じた回転コネクタおよび閉回路に断線が生じた回転コネクタを人為的に構成し、次に、それぞれの回転コネクタの分離型トランスに装備した異常診断装置の演算制御部２７により電圧検出部２６の出力信号の周波数特性Ｓ１〜Ｓ３を検出し、周波数特性Ｓ１〜Ｓ３に基づいて上記の要件を満たすように閾値ＶＳ１〜ＶＳ３を設定する。そして、閾値ＶＳ１、ＶＳ２及びＶＳ３を周波数ｆ１、ｆ２及びｆ３にそれぞれ対応づけて記憶部２７に予め格納しておく。
この変形例に係る異常診断装置２０の作用は基本的には第１実施形態のものと同一であり、以下の作用説明において、第１実施形態と共通の作用についての説明を省略する。
異常診断に際して、異常診断装置２０の演算制御部２７は、発振器２２が特定の周波数ｆ１、ｆ２及びｆ３のそれぞれで発振動作するように、周波数設定部２３を介して発振器２２を駆動する。この点に関連して、分離型トランス１の組立精度や温度などによって生じる特定の発振周波数ｆ１、ｆ２及びｆ３のばらつきは、負荷の抵抗値がある範囲内に収まっていればある範囲内に収まることが分かっている。
分離型トランス１の２次側閉回路に係る異常診断において、演算制御部２７は、発振器２２が周波数ｆ２で動作するように周波数設定部２３を介して発振器２２を駆動しつつ、電圧検出部２６を介して信号平滑回路２５の出力信号の電圧値Ｖを検出し、次に、電圧値Ｖが、記憶部２７から読み出した閾値ＶＳ２を上回っていか否かを判別する。そして、周波数ｆ２での電圧値Ｖが閾値ＶＳ２を上回っている場合、演算制御部２７は、２次側閉回路に断線が発生していると判別して、表示部２９に断線発生情報を表示させる。
一方、周波数ｆ２での電圧値Ｖが閾値ＶＳ２を上回っていない場合、発振器２２を周波数ｆ１で動作させつつ、信号平滑回路２５の出力信号の電圧値Ｖを検出し、この電圧値Ｖが閾値ＶＳ１を上回っているか否かを判別し、電圧値Ｖが閾値ＶＳ１を上回っていれば２次側閉回路での接続状態が正常であると判別する。
周波数ｆ１での電圧値Ｖが閾値ＶＳ１を上回っていない場合、発振器２２を周波数ｆ３で動作させつつ電圧値Ｖを検出し、周波数ｆ３での電圧値Ｖが閾値ＶＳ３を上回っていれば２次側閉回路で短絡が生じたと判別して表示部２９に短絡発生情報を表示させる。一方、周波数ｆ３での電圧値Ｖが閾値ＶＳ３を上回っていなければ異常診断が正常に行われなかったと判別され、異常診断が再度実行される。
以上のように、この変形例によれば、分離型トランスの２次側閉回路が正常状態、断線状態及び短絡状態にあるときの周波数特性Ｓ１〜Ｓ３に基づいて周波数ｆ１〜ｆ３での閾値ＶＳ１〜ＶＳ３を予め設定しておき、異常診断に際して周波数ｆ１〜ｆ３における信号平滑回路２５の出力信号の電圧値Ｖを閾値ＶＳ１〜ＶＳ３とそれぞれ比較することにより、２次側回路での異常発生の有無を的確かつ迅速に判別できる。
以下、上記第１実施形態の異常診断装置２０の第２変形例を説明する。
信号平滑回路２５の出力信号の電圧値に関連し且つ周波数ｆ１〜ｆ３のそれぞれに対応する閾値ＶＳ１〜ＶＳ３に基づいて異常診断を行う第１変形例に比べ、第２変形例は、周波数ｆ１及びｆ３における異常診断に信号平滑回路２５の出力信号電圧の微分値を用いる点が異なる。その他の点については第１変形例の場合と同一であるので説明を省略する。
分離型トランス１の２次コイル１２の負荷をエアバッグ起爆用の電熱線で構成した場合、電熱線の抵抗値は数Ω程度と小さいため、電熱線の両端が短絡したときの、１次コイル１１からみた分離型トランスの相互インピーダンスと、電熱線が正常状態にあるときの相互インピーダンスとの差は小さい。換言すれば、電熱線が正常である場合での信号平滑回路２５の出力信号の周波数特性Ｓ１と短絡状態にある場合での周波数特性Ｓ３は互いに類似し、従って、ピーク電圧Ｖ１とＶ３との差及び周波数ｆ１とｆ３との差は小さくなる。このため、閾値ＶＳ１，ＶＳ３の設定が困難になり、閾値ＶＳ１、ＶＳ３に基づいて分離トランス１の２次側閉回路が正常であるか閉回路に短絡が生じたかを判別することが困難になるおそれがある。
そこで、この変形例に係る異常診断装置は、発振器２２が周波数ｆ１、ｆ３で動作しているときの、信号平滑回路２５の出力信号の電圧Ｖの微分値ｄＶ／ｄｆに基づいて、分離型トランス１の２次側閉回路が正常であるか或いは短絡を生じているかを判別するものとなっている。
この変形例に係る異常診断装置２０の作用は基本的には第１変形例のものと同一であり、以下の作用説明において、第１変形例と共通の作用についての説明を省略する。
分離型トランス１の２次側閉回路に係る異常診断において、演算制御部２７は、発振器２２を周波数ｆ２で動作させつつ、信号平滑回路２５の出力信号の電圧値Ｖを検出し、次に、電圧値Ｖが閾値ＶＳ２を上回っていれば、２次側閉回路に断線が発生していると判別して、表示部２９に断線発生情報を表示させる。
一方、周波数ｆ２での電圧値Ｖが閾値ＶＳ２を上回っていない場合、演算制御部２７は、発振器２２の発振周波数ｆを周波数ｆ１を中心とする第１周波数領域内で変化させつつ、信号平滑回路２５の出力信号の電圧値Ｖを２回以上検出し、相次いで検出された２つの電圧値Ｖの差を両電圧値の検出時の周波数ｆの差で除して出力信号の電圧の第１微分値ｄＶ／ｄｆを算出する。次に、演算制御部２７は、発振周波数ｆを周波数ｆ３を中心とする第２周波数領域内で変化させつつ、電圧値Ｖを２回以上検出し、相次いで検出された２つの電圧値Ｖの差を両電圧値の検出時の周波数ｆの差で除して出力信号の電圧の第２微分値ｄＶ／ｄｆを算出する。各々の微分値ｄＶ／ｄｆは、周波数ｆの単位変化量あたりの電圧値Ｖの変化量を表す。なお、各々の周波数領域内で電圧値Ｖを３回以上検出する場合には２つ以上の微分値が求まるので、例えば、これらの微分値の平均値を求めるものとする。
次に、演算制御部２７は、周波数ｆ１を中心とする第１周波数領域に係る第１微分値ｄＶ／ｄｆが正であり且つ周波数ｆ３を中心とする第２周波数領域に係る第２微分値ｄＶ／ｄｆがほぼゼロであるか否かを判別する。第３図及び第４図から分かるように、第１微分値が正で且つ第２微分値がほぼゼロであれば、演算制御部２７は、信号平滑回路２５の出力信号の周波数特性は周波数特性Ｓ１よりも周波数特性Ｓ３に近いので分離型トランス１の２次側閉回路に短絡が発生したと判別し、表示部２９に短絡発生情報を表示させる。
一方、短絡発生が判別されない場合、演算制御部２７は、第１微分値がほぼゼロで且つ第２部分値が負であるか否かを判別し、この判別結果が肯定であれば、出力信号の周波数特性が周波数特性Ｓ３よりも周波数特性Ｓ１に近いので２次側閉回路は正常であると判別する。なお、２次側閉回路が正常であるとの判別が行われなかった場合、異常診断が正常に行われなかったと判定され、異常診断を再度実行する。
このように、第２変形例は、周波数ｆ１、ｆ３における信号平滑回路２５の出力信号の電圧の微分値に基づいて分離型トランス１の２次側閉回路が正常であるか或いは短絡状態にあるのかを的確に判別するものとなっており、分離型トランス１の負荷の抵抗値が小さい場合にも異常診断を的確に行える。
なお、第２変形例では、信号平滑回路の出力信号の電圧値が閾値ＶＳ２を上回ったときに２次側閉回路での断線を判別するようにしたが、周波数ｆ２及びその近傍での出力信号の電圧の微分値（変化量）に基づいて２次側閉回路での断線の有無を判別するようにしても良い。すなわち、周波数ｆ２近傍における微分値が正または負の大きな値であると共に周波数ｆ２での微分値がほぼゼロであれば、断線発生を判別する。
以下、第５図を参照して、本発明の第２実施形態に係る異常診断装置を説明する。
第５図において、本実施形態の異常診断装置２０と第２図に示した第１実施形態のものとに共通の構成要素を同一の参照符号を付して示す。
本実施形態の異常診断装置２０は、第１実施形態における差動増幅器２４を除去して低コスト化を図ったことを特徴とするもので、第１実施形態での差動増幅器２４と信号平滑回路２５に代えて、第１及び第２信号平滑回路３０、３２と第１及び第２電圧検出部３１、３３とを備えている。
第１及び第２信号平滑回路３０、３２の入力側は、分離型トランス１の１次コイルと共に共振回路を構成するコンデンサＣの両端にそれぞれ接続され、両信号平滑回路３０、３２の出力側は第１及び第２電圧検出部３１、３３の入力側にそれぞれ接続され、両検出部３１、３３の出力側は演算制御部２７にそれぞれ接続されている。
第１信号平滑回路３０は、１次コイル１１の一端と接地との間に誘起される逆起電力の大きさを表す第１電圧信号を平滑化し、第２信号平滑回路３２は、１次コイル１１の他端と接地との間に誘起される逆起電力の大きさを表す第２電圧信号を平滑化するものとなっている。第１及び第２電圧検出部３１，３３は、第１及び第２信号平滑回路３０，３２の出力信号の信号レベルを検出して演算制御部２７に出力し、演算制御部２７は、第１及び第２電圧検出部３１，３３の出力信号から１次コイル１１の両端に誘起される逆起電力の大きさを表す差分信号の信号レベル（電圧値）を求めるようになっている。その他の点については、第５図に示した異常診断装置２０は第１実施形態のものと同様に構成されている。
本実施形態の異常診断装置２０において、演算制御部２７は、第１実施形態の場合と同様、発振器２２の発振周波数を所要の周波数領域で可変させつつ、差分信号の電圧値を発振周波数に対応づけて検出し、周波数領域内での差分信号の最大電圧値とこれに対応する特定の発振周波数とを判定し、更に、最大電圧値及び特定の発振周波数を、分離型トランス１の２次側閉回路が正常及び異常であるときのそれぞれにおける最大電圧値及び特定の発振周波数と順次比較して、閉回路での異常発生の有無を診断する。
このように、本実施形態では、高価な差動増幅器を用いることなく２次側閉回路の正常、断線及び短絡を判別するので、異常診断装置の製作コストを低減できると共に第１実施形態と同様の効果を達成することができる。
以下、第６図を参照して、本発明の第３実施形態に係る異常診断装置を説明する。
第６図において、本実施形態の異常診断装置２０と第５図に示した第２実施形態のものとに共通の構成要素を同一の参照符号を付して示す。
本実施形態の異常診断装置２０は、第２実施形態における第１信号平滑回路３０及び第１電圧検出部３１を除去して低コスト化及びコンパクト化を図ったことを特徴とするもので、それ以外の点では第２実施形態のものと同一である。
本実施形態の異常診断装置２０において、演算制御部２７は、基本的には第２実施形態の場合と同様、発振器２２の発振周波数を所要の周波数領域で可変させつつ、１次コイル１１の一端と接地との間に誘起される逆起電力の大きさを表す相互誘導信号の電圧値を発振周波数に対応づけて検出し、周波数領域内での相互誘導信号の最大電圧値とこれに対応する特定の発振周波数とを判定し、更に、最大電圧値及び特定の発振周波数を、分離型トランス１の２次側閉回路が正常及び異常であるときのそれぞれにおける最大電圧値及び特定の発振周波数と比較して、閉回路での異常発生の有無を診断する。
このように、本実施形態では、２つの信号平滑回路及び２つの電圧検出部を用いることなく、２次側閉回路の異常判別に供される相互誘導信号を検出するので、異常診断装置の製作コストや設置スペースを低減できると共に基本的には第２実施形態と同様の効果を達成することができる。
上記第２及び第３実施形態において、第１実施形態の第１または第２変形例で述べたような信号平滑回路２５の出力電圧に係る閾値や微分値に基づく診断手法を用いて、分離型トランスの２次側閉回路での異常の有無を診断するようにしても良い。
本発明は、上記第１ないし第３実施形態やその変形例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形可能である。
例えば、上記実施形態や変形例では、分離型トランスの２次コイルに接続される負荷をエアバッグ装置の電熱線で構成した場合について説明したが、本発明が適用される分離型トランスの負荷はその様な電熱線に限定されないことはいうまでもない。
また、上記実施形態や変形例では、本発明をステアリング装置に装着される回転コネクタを構成する分離型トランスに適用した場合について説明したが、本発明はそれ以外のタイプの分離型トランスにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１実施形態による異常診断装置を装備した分離型トランスにより構成された回転コネクタの断面図、
第２図は、第１図に示した異常診断装置のブロック回路図、
第３図は、分離型トランスの２次側の閉回路での電気接続が正常であるときの、第２図に示した信号平滑回路からの出力信号の周波数特性を、閉回路で断線や短絡が生じたときの周波数特性と共に示す図、
第４図は、周波数特性に基づく異常判別に用いられる電圧しきい値の設定についての説明図、
第５図は、本発明の第２実施形態に係る異常診断装置を示すブロック回路図、
第６図は、本発明の第３実施形態に係る異常診断装置を示すブロック回路図、および
第７図は、回転コネクタとして用いられる分離型トランスを電子回路及び負荷と共に示す概略図である。
【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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【図６】
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【図７】
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