(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向に対峙して相対的に回転可能に設けられた一対のコアの互いに対向する面に、電線を巻回したコイルをそれぞれ設けた１次側コア及び２次側コアを備え、前記１次側コアと２次側コアとの間で電力および／または電気信号を非接触で伝送する分離トランスであって、
一端が一方のコアの裏面に固定されると共に、他端が他方のコアの裏面側に所定の距離を隔てて対峙させて位置付けられて、前記両コアの回転軸方向への一定間隔以上の離間を規制するストッパ部材を備えたことを特徴とする分離トランス。
【請求項２】
前記コア同士は、相対回転可能であり、前記コアの、前記ストッパ部材の他端と離隔して対向した部分に凸部又は凹部が形成され、前記コア同士が一定距離離間した状態で前記コア同士が相対回転すると、前記ストッパ部材の他端と前記凸部又は凹部とが干渉し合い、異常を知らせることを特徴とする、請求項１に記載の分離トランス。
【請求項３】
前記ストッパ部材の他端は弾性を有し、他方のコアを一方のコアに対向配置させる際に、他方のコアの周縁部によって拡開されることを特徴とする、請求項１に記載の分離トランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに離間した部材間を非接触で電気的に接続し、電力あるいは電気信号を両部材間で非接触で伝送する分離トランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のハンドルとステアリングコラムのように、互いに相対回転する回転部材と固定部材との間を電気的に接続するコネクタとして、渦巻き状に巻回したフラットケーブルを回転ケースと固定ケースとによって形成される環状の空間内に収容した回転コネクタが知られている（例えば、特開昭５９−２１４８号公報参照）。
【０００３】
しかし、前記回転コネクタは、フラットケーブルを使用し、回転数に制限があることから、近年、互いに相対回転する部材間を非接触で電気的に接続するコネクタとして分離トランスの使用が検討されている。
分離トランスは、軟磁性材料を含む合成樹脂からなるコアと電線を巻回したコイルとを有する１次側コアと２次側コアとを所定のギャップを介して対向配置したもので、前記１次側コアと２次側コアとの間で電力あるいは電気信号を非接触で伝送するものである。
【０００４】
かかる分離トランスは、１次側コアと２次側コアとを一定間隔離間して対向配置させた状態でケースに収容したいわゆる一体型と称する構造と、例えば、１次側コアをステアリングシャフトに取り付け、２次側コアをハンドルに取り付け、ハンドルをステアリングシャフトに組み付けることで、１次側コアと２次側コアとを一定間隔離間して対向配置させる分離型と称する構造がある。
【０００５】
一体型の分離トランスは、回転側ケースと固定側ケースとで画成される空間内に１次側コアと２次側コアとが予め配設されているので、コア同士が適正なギャップを保持しながら相対回転する。従って、構造的には安定しているが、両コアから延びている接続用電線を車体側のコネクタとハンドル側のコネクタに結線しなければならない。このような結線作業は、作業者が車両組立ライン上で手探りで行わなければならず、結線作業に困難性を伴う。
【０００６】
又、１次側コアと２次側コアとがケースに収容されているので、全体構造がどうしても大型化してしまう。
一方、分離型の分離トランスは、１次側コアと２次側コアとを夫々予めステアリングコラムとハンドルに装着しておき、ハンドルをステアリングシャフトに組み付ける際に分離トランスを同時に組み合わせる構造をとっている。この構造によって車両組立ライン上での結線作業が不要となり、コストダウンにつながる。又、全体構造の小型化を図ることもできる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
分離型トランスをより詳細に説明すると、図８に示す分離トランス５０のように、１次側コア５１が車両のステアリングコラム１に固定され、２次側コア５２がハンドル２に固定されると共に、１次側コア５１と２次側コア５２との間にはスペーサ５３が介装され、コア間のギャップＧが一定距離以下にならないようになっている。又、ハンドル２と２次側コア５２との間にはコイルバネ５４a，５４bが介装され、このコイルバネ５４a，５４bによって２次側コア５２が１次側コア５１に向かって付勢され、１次側コア５１と２次側コア５２とのギャップＧが許容値を越えて離間しないようになっている。
【０００８】
しかし、この方法では、各コア間の最低ギャップは確保されるが、２次側コア５２をコイルバネ５４a，５４bで押し付けている関係上、スペーサやコイル等がシャフトの途中に引っかかり、両コアの間隔を意図するギャップＧまで狭めることができない場合がある。ギャップＧが開いたままであると、各コア間の信号伝送や電力伝送が十分に行われず、動作不良の原因につながる。
【０００９】
本発明の目的は、両コアの間隔が所定のギャップ内に規制され、信号伝送や電力伝送を確実に行うことのできる分離トランスを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る分離トランスは、軟磁性材料を含む合成樹脂からなり、回転軸方向に対峙して相対的に回転可能に設けられた一対のコアの互いに対向する面に、電線を巻回したコイルをそれぞれ設けた１次側コア及び２次側コアを備え、前記１次側コアと２次側コアとの間で電力および／または電気信号を非接触で伝送する分離トランスであって、
一端が一方のコアの裏面に固定されると共に、他端が他方のコアの裏面側に所定の距離を隔てて対峙させて位置付けられて他方のコアの変位を規制することで、前記両コアの回転軸方向への一定間隔以上の離間を規制するストッパ部材を備えたことを特徴としている。
【００１１】
ストッパ部材によって１次側コアと２次側コアとが一定間隔以上離間しないように規制されているので、信号伝送や電力伝送を確実に行うことができる。
又、本発明の請求項２に記載の分離トランスは、コア同士が相対回転可能であり、コアの、ストッパ部材の他端と離隔して対向した部分に凸部又は凹部が形成され、コア同士が一定距離離間した状態でコア同士が相対回転すると、ストッパ部材の他端と凸部又は凹部とが干渉し合い、異常を知らせることを特徴としている。
【００１２】
１次側コアと２次側コアとが一定距離離間した状態で１次側コアと２次側コアとを相対回転させた場合、ストッパ部材の他端とコアの凸部又は凹部とが干渉するので、この干渉によって生じる摺動音や振動で１次側コアと２次側コアとが許容範囲を超えて離間していることを知らせることができる。
又、本発明の請求項３に記載の分離トランスは、ストッパ部材の他端が弾性を有し、他方のコアを一方のコアに対向配置させる際に、他方のコアの周縁部によって拡開されることを特徴としている。
【００１３】
他方のコアを一方のコアに対向配置させる際に、他方のコアがストッパ部材の他端を拡開して配置させることができるので、予めストッパ部材の備わった一方のコアを車体側に装着し、他方のコアをハンドル側に装着して、ハンドルを車両に組み付けることで分離トランスも同時に組み付けることが可能となり、分離トランスの組み立てをより容易に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態に係る分離トランスについて説明する。
本発明の第１の実施形態に係る分離トランス１０は、図１に示すように、ステアリングコラム１のフランジ１fに取り付けられた１次側コア１１と、ハンドル２に取り付けられた２次側コア１２と、１次側コア１１に一端が固定された複数の（図１では、２つの）ストッパ部材１８，１９等とから構成されている。
【００１５】
１次側コア１１及び２次側コア１２は、それぞれ軟磁性材料を含む合成樹脂からなり、中央に開口を有する円板状のコアの互いに対向する面に周方向にそれぞれ２つの溝が形成され、各溝に平角線を巻回した電力伝送用コイル１１p，１２pと信号伝送用コイル１１s，１２sが埋設されている。
ここで、軟磁性材料とは、残留磁気が極めて少ない性質を有する材料をいう。
【００１６】
１次側コア１１と２次側コア１２との間には、コア間のギャップＧを適正に保つためのスペーサ１３が介装され、各コア間で最低限のギャップＧを保つようにしている。尚、１次側コア１１は接着剤やネジ等の結合手段によってステアリングコラム１cのフランジ部１fに固定されている。
一方、２次側コア１２の一側面（コイル埋設面と反対側の面）には、トルク伝達ピン１５，１６が立設している。トルク伝達ピン１５，１６は、例えば、樹脂材からなり、その先端にはプラグ部１５p，１６pが形成されている。２次側コア１２は、トルク伝達ピン１５，１６のプラグ部１５p，１６pをハンドル２のピン挿通孔に嵌入し、貫通させることでハンドル２に取り付けられる。これによって、２次側コア１２はハンドル２と一体に回動する。２次側コア１２とハンドル２との間には、コイルスプリング１４a，１４bが介装され、２次側コア１２を１次側コア１１に常に押し付けるように付勢力を作用させている。
【００１７】
ハンドル２は、ナット２nによってステアリングシャフト１sに固定され、ステアリングシャフト１sは、ベアリング１bを介してコラムシャフト１c内に回動自在に支承されている。
ストッパ部材１８，１９は、例えば、樹脂からなる端面視角形Ｕ字状のブロック体であり、その一端が１次側コア１１に接着剤等で固着され、その他端が２次側コア１２と一定間隔離間している。尚、この間隔は、ストッパ部材１８，１９の寸法に応じて任意に変更することができ、例えば、０．２mm〜３mmの範囲で適宜設けることが可能である。尚、ストッパ部材１８，１９の取り付けは、１次側コア１１をコラムシャフト１cのフランジ部１fに固定し、２次側コア１２をハンドル２に取り付けた後、ハンドル２をステアリングシャフト１sに嵌合させ、ナット２nによって締結させ、その結果、１次側コア１１と２次側コア１２とを対向配置させた後に行う。
【００１８】
ストッパ部材１８，１９を上述の手順で取り付けるので、ハンドル２をステアリングシャフト１sに嵌合させた時、ハンドル２がステアリングシャフト１sに適正状態で嵌合せずに１次側コア１１と２次側コア１２とのギャップＧが許容値以上に開いてしまった場合、ストッパ部材１８，１９を取り付けることができなくなり、これによってかかる不具合を確実に検出することができる。
【００１９】
又、ハンドル２をステアリングシャフト１sに組み付けた時には、１次側コア１１と２次側コア１２とが所定の間隔内で対向配置していても、その後の何らかの理由によって１次側コア１１と２次側コア１２とが許容値以上に離間しようとした場合、ストッパ部材１８，１９によってこのように離間するのを防止する。従って、分離トランス１０を使用することで、信号伝送や電力伝送を長期にわたって確実に行うことができる。
【００２０】
尚、ストッパ部材１８，１９の個数は２つに限定されず、１つ又は３つ以上の複数個であっても良い。
又、上述の第１の実施形態とは異なり、図２に示すように、ストッパ部材１８'，１９'の一端を２次側コア１２に固定し、１次側コア１１と２次側コア１２とが離間すると、ストッパ部材１８'，１９'の他端が１次側コア１１に当接し、１次側コア１１と２次側コア１２とがそれ以上離間しないようにする構成をとっても良い。
【００２１】
更には、ストッパ部材の一方を１次側コア１１に固定し、ストッパ部材の他方を２次側コア１２に固定して、１次側コア１１と２次側コア１２とが離間すると、一方のストッパ部材の他端が２次側コア１２に当接し、他方のストッパ部材の他端が１次側コア１１に当接することで、１次側コア１１と２次側コア１２とが必要以上に離間しないようにする構成をとっても良い。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る分離トランスについて説明する。
尚、第１の実施形態と同一の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第２の実施形態に係る分離トランス２０は、図３に示すように、第１の実施形態に係る分離トランス１０と同様に、ステアリングコラム１cのコラムフランジ１fに固定された１次側コア２１と、ハンドル２に取り付けられた２次側コア２２と、１次側コア２１に固定され、２次側コア２２が１次側コア２１に対して一定距離離間するのを防止するストッパ部材２８，２９等から構成されている。
【００２３】
２次側コア２２の周縁の、ストッパ部材２８，２９の他端と対向する部分には、図４に示すように、例えば、樹脂材からなる凸部２２x，２２y，・・・が形成されている。
第２の実施形態に係る分離トランス２０はこのような構成を有するので、１次側コア２１と２次側コア２２とが許容範囲を超えて離間した場合、図５に示すように、ストッパ部材２８，２９の他端側面と凸部２２x，２２yの側面とが同一の高さとなる。尚、図５では、ストッパ部材２９の他端は凸部２２yの図中手前側に位置し、ストッパ部材２８の他端は凸部２２xの図中向こう側に位置している。
【００２４】
この状態でハンドル２を廻すことにより、コア２２をコア２１に対して相対回転させると、凸部２２xがストッパ部材２８の端部を押しのけ（部材他端を変形させ）、凸部２２yがストッパ部材２９の端部を押しのけながらコア２２が回動する。
このように凸部２２xとストッパ部２８との干渉及び凸部２２yとストッパ部２９との干渉で異音が生じたり、振動が生じることにより、操作者に異常を知らせることができる。
【００２５】
係る構成を有することで、例えば、車両のステアリング装置などのように分離トランス２０の装着状態が容易に目視できないような場所に分離トランス２０を取り付けても、１次側コア２１と２次側コア２２とのギャップＧが許容範囲内にあるか否かを容易に確認することができる。従って、信頼性のある電力供給や信号伝送を行うことができる。
【００２６】
又、図６に示すように、前記凸部に替えて凹部をコア２２に形成しても良い。特に、溝幅がストッパの幅よりも大きい凹部２２x'，２２y'，・・・をコア２２に形成することで、各コアの間隔が必要以上に開いた状態でコアが相対回転すると、ストッパが凹部に嵌り込んでコアの円滑な相対回転運動を阻止する。又、凸部と凹部とが連続して形成されていても良い。
【００２７】
更に又、前記凸部又は凹部は、図４又は図６に示すようにコア円周方向の一部ではなく、全周に亘って形成されていても良い。
又、ストッパ部材が幅広の場合、ストッパ部材の他端の２次側コア２２と対向する内側面に、ストッパ部材の幅方向に凹部を一定間隔で形成し、且つストッパ部材の夫々の両側面にテーパ部を形成することで、コア２１，２２間の間隔が必要以上に開いた状態でコア２２が回転したとき、凸部２２x，２２yがストッパ部材の他端の内側面に入り込み、凸部２２x，２２yとストッパ部材の前記凹部とが干渉し合うことにより異常を知らせるようにしても良い。
【００２８】
続いて、本発明に係る分離トランスの第３の実施形態について説明する。
尚、第１の実施形態、第２の実施形態と同一の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第３の実施形態に係る分離トランス３０は、図７に示すように、第１の実施形態に係る分離トランス１０と同様に、ステアリングコラム１cのコラムフランジ１fに固定された１次側コア３１と、ハンドル２に取り付けられた２次側コア３２と、一端が、１次側コア３１に固定され、他端が、２次側コア３２が１次側コア３１に対して一定距離離間するのを防止するストッパ部材３８，３９等から構成されている。
【００２９】
しかし、上述の２つの実施形態と異なり、ストッパ部材３８，３９の他端（図中、上端）には傾斜部３８s，３９sが形成され、この部分が可撓性を有するようになっている。これによって、２次側コア３２の周縁部によってストッパ部材３８，３９の他端（図７中、上端）を拡開させながら、２次側コア３２を１次側コア３１に対向配置させることができるので、ストッパ部材３８，３９の一端を１次側コア３１に取り付けた状態で２次側コア３２を１次側コア３１に対向配置させることができる。従って、ストッパ部材３８，３９を予め備えた１次側コア３１をステアリングコラム１cのフランジ１fに装着し、２次側コア３２をハンドル２に装着して、ハンドル２をステアリングシャフト１sに組み付けることで分離トランス３０も同時に組み付けることが可能となり、車両組立ライン上での分離トランスの組立工数を低減することができる。
【００３０】
又、本発明の第２の実施形態と同様に、２次側コア３２の、ストッパ部材３８，３９の他端と対向する部分には、例えば、樹脂材からなる凸部３２x，３２yが形成されている。従って、１次側コア３１と２次側コア３２とが許容範囲を超えて離間した場合、両コアが相対回転したときにストッパ部材３８，３９の先端部と凸部３２x，３２yとが干渉し、これによって生じる摺動音や振動で１次側コア３１と２次側コア３２とが離間したことを使用者に容易に知らせることができる。
【００３１】
尚、１次側コアと２次側コアには、上述の実施形態のように必ずしも信号伝送用コイルと電力伝送用コイルの双方が埋設されている必要はなく、更には、ハンドルと２次側コアとの間にはコイルバネの代わりに板バネやゴムブッシュ等の弾性体を介装しても良い。
又、上述の実施形態に係るストッパ部材は、一方のコアに直接固定されているが、一方のコアを取り付ける部材、例えば、ステアリングコラム等にブラケット等を介して固定しても良い。
【００３２】
上述の実施形態は、本発明に係る分離トランスを車両のステアリング装置に適用した場合について説明したが、車両のボディとドアパネル間の信号伝送や電力伝送に用いても良く、車両以外の、例えば、ロボットアーム間の信号伝送や電力伝送に用いても良い。更に又、本発明に係る分離トランスを、例えば、冷蔵庫のドア部や掃除機のホースの回転部分等における信号伝送や電力伝送に用いても良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る分離トランスは、軟磁性材料を含む合成樹脂からなり、回転軸方向に対峙して相対的に回転可能に設けられた一対のコアの互いに対向する面に、電線を巻回したコイルをそれぞれ設けた１次側コア及び２次側コアを備え、１次側コアと２次側コアとの間で電力あるいは電気信号を非接触で伝送する分離トランスであって、一端が一方のコアの裏面に固定されると共に、他端が他方のコアの裏面側に所定の距離を隔てて対峙させて位置付けられて前記両コアの回転軸方向への一定間隔以上の離間を規制するストッパ部材を備えているので、ストッパ部材によって１次側コアと２次側コアとの一定間隔以上の離間が阻止されるので、信号伝送や電力伝送を確実に行うことができる。
【００３４】
又、本発明の請求項２に記載の分離トランスは、コア同士が相対回転可能であり、コアの、ストッパ部材の他端と離隔して対向した部分に凸部又は凹部が形成され、コア同士が一定距離離間した状態でコア同士が相対回転すると、ストッパ部材の他端と凸部又は凹部とが干渉し合い、異常を知らせるので、１次側コアと２次側コアとが一定距離離間した状態で１次側コアと２次側コアとを相対回転させた場合、ストッパ部材の他端とコアの凸部又は凹部とが干渉する。そして、この干渉によって生じる摺動音や振動で１次側コアと２次側コアとが許容範囲を超えて離間していることを知らせることができる。
【００３５】
又、本発明の請求項３に記載の分離トランスは、ストッパ部材の他端が弾性を有し、他方のコアを一方のコアに対向配置させる際に、他方のコアの周縁部によって拡開されるので、他方のコアを一方のコアに対向配置させる際に、他方のコアがストッパ部材の他端を拡開して配置させることができる。従って、予めストッパ部材の備わった一方のコアを車体側に装着し、他方のコアをハンドル側に装着して、ハンドルを車両に組み付けることで分離トランスも同時に組み付けることが可能となり、分離トランスの組み立てをより容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る分離トランス１０を示す断面図である。
【図２】図１の変形例を示す分離トランス１０'の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る分離トランス２０を示す断面図である。
【図４】図３の分離トランス２０のコア２２の斜視図である。
【図５】図３の分離トランス２０のコア２１，２２が必要以上に離れた状態を示す断面図である。
【図６】図４のコア２２の変形例を示す斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る分離トランス３０を示す断面図である。
【図８】従来の分離トランス５０を示す断面図である。
【符号の説明】
１c   ステアリングコラム
１f   フランジ
１s   ステアリングシャフト
２    ハンドル
１０    分離トランス
１１    １次側コア
１２    ２次側コア
１５，１６    トルク伝達ピン
１８，１９    ストッパ部材
２０    分離トランス
２１    １次側コア
２２    ２次側コア
２２x，２２y   凸部
２８，２９    ストッパ部材
３０    分離トランス
３１    １次側コア
３２    ２次側コア
３２x，３２y   凸部
３８，３９    ストッパ部材
【図１】
0003734977.tif 000002
【図２】
0003734977.tif 000003
【図３】
0003734977.tif 000004
【図４】
0003734977.tif 000005
【図５】
0003734977.tif 000006
【図６】
0003734977.tif 000007
【図７】
0003734977.tif 000008
【図８】
0003734977.tif 000009