JP6442173B2

JP6442173B2 - 回転コネクタ

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Publication number: JP6442173B2
Application number: JP2014134955A
Authority: JP
Inventors: 足立　秀樹; 秀樹足立; 規仁鈴木; 右松　裕二; 裕二右松
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: CN105226475B; JP2016012543A; US20150375787A1; CN105226475A; US10259499B2

Description

本発明は、自動車のステアリングシャフト等の回転角を検出する舵角センサユニットを備えた回転コネクタに関する。

自動車のステアリングホイールには、クラクション、エアバッグあるいはオーディオのスイッチ等が設けられている。このようにステアリングホイールに配備された各種部品は、ステアリングホイールを回転した場合でも車体側との電気的接続を保てるように、ステアリングホイールと共に回転する回転側と回転しない固定側との間をフレキシブルフラットケーブルで接続した回転コネクタが設けられている。また、この回転コネクタには、走行時の駆動制御のためにステアリングシャフトの回転角を検出する舵角センサユニットが組み付けられている（特許文献１参照）。

特開２０１０−１７７０３９号公報

上述の舵角センサユニットのなかには、回転コネクタとともに回転するロテーターと、環状ギヤと、環状ギヤに噛み合わされたマグネットを有する従動ギヤと、従動ギヤの回転に基づく磁界の変化を検出する磁気センサとを有しているものがある。この舵角センサユニットでは、ステアリングが回転されることで、その回転が環状ギヤから従動ギヤへ伝達され、この従動ギヤの回転が磁気センサによって検出される。そして、この磁気センサでの検出結果に基づいてステアリングの回転角を求める。

ところで、ロテーターと、このロテーターに組み付けられた環状ギヤとの間には、組み付けクリアランスがある。そして、これらの部品間の組み付けクリアランスによってロテーターに対して環状ギヤが変位し、ステアリングの回転角の検出誤差が生じ、舵角検出性能が低下することがあった。

また、ステアリングホイール回りに設けられる回転コネクタは、さらなる小型化が要求されている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、舵角検出性能を向上させつつ小型化を図ることが可能な舵角センサユニットを備えた回転コネクタを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る回転コネクタは、下記（１）〜（３）を特徴としている。
（１）筒部を有して該筒部をステアリングシャフトが貫通する、該筒部の外周面に回転方向に沿うと共に径方向外側に向けて突出したギヤ歯からなるメインギヤが一体成形された可動側ハウジングと、
前記可動側ハウジングの筒部が挿通される固定側ハウジングと、該固定側ハウジングに設けられて前記メインギヤに噛み合わされるサテライトギヤと、該固定側ハウジングに設けられて前記サテライトギヤの回転を検出する回転角検出部とを有する舵角センサユニットと、
を備え、
前記可動側ハウジングは、第１の筒部を有する第１ハウジングと、第２の筒部を有する第２ハウジングとによって構成され、前記第１の筒部と前記第２の筒部を一体にすることにより、前記筒部が形成される
ことを特徴とする回転コネクタ。
（２）前記メインギヤが、前記第１の筒部に形成された
ことを特徴とする上記（１）に記載の回転コネクタ。
（３）筒部を有して該筒部をステアリングシャフトが貫通する、該筒部の外周面に回転方向に沿うメインギヤが一体成形された可動側ハウジングと、
前記可動側ハウジングの筒部が挿通される固定側ハウジングと、該固定側ハウジングに設けられて前記メインギヤに噛み合わされるサテライトギヤと、該固定側ハウジングに設けられて前記サテライトギヤの回転を検出する回転角検出部とを有する舵角センサユニットと、
を備え、
前記可動側ハウジングは、第１の筒部を有する第１ハウジングと、第２の筒部を有する第２ハウジングとによって構成され、前記第１の筒部と前記第２の筒部を一体にすることにより、前記筒部が形成され、
前記メインギヤが、前記第１の筒部に形成され、
前記第１ハウジングは、前記第１の筒部にターンレバーを中立位置に変位させるためのキャンセルカムを有し、
前記メインギヤは、前記キャンセルカムに隣接して前記第１の筒部に形成されている
ことを特徴とする回転コネクタ。

上記（１）及び（２）の構成の回転コネクタでは、サテライトギヤが噛み合わされるメインギヤが可動側ハウジングに一体成形されている。これにより、可動側ハウジングとメインギヤとが別体のものと比較し、可動側ハウジングに対するメインギヤの変位をなくすことができる。これにより、ステアリングの回転角の検出誤差の発生を防止し、舵角検出性能を高めることができる。
また、メインギヤを可動側ハウジングに一体成形することで、メインギヤの径方向の肉厚部分と可動側ハウジングの径方向の肉厚部分とを共通化することができる。これにより、十分な強度を確保しつつ肉厚部分を削減してメインギヤを小さくすることができ、よって、径方向の大きさを小さくして小型・軽量化を図ることができる。また、部品点数の削減及び材料の使用量の削減を図ることができるとともに、金型費も削減でき、製造コストを抑えることができる。
更に、上記（１）及び（２）の構成の回転コネクタでは、可動側ハウジングが２部品化されているため、可動側ハウジングを固定側ハウジングに組み付ける効率が向上する。
上記（３）の構成の回転コネクタでは、キャンセルカムに隣接してメインギヤが成形されている。したがって、キャンセルカムとメインギヤとの距離が離れたものと比較し、ステアリングが回転される際の可動側ハウジングの捩じれの影響を抑えることができる。これにより、ステアリングの回転角の検出誤差の発生を防止し、さらに舵角検出性能を高めることができる。

本発明によれば、舵角検出性能を向上させつつ小型化を図ることが可能な舵角センサユニットを備えた回転コネクタを提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、ステアリングシャフト周辺の概略側面図である。図２は、本実施形態に係る舵角センサユニットを備えた回転コネクタの分解斜視図である。図３は、舵角センサユニットのカバー及びロテーターの斜視図である。図４は、舵角検出の原理を説明する回路基板及び磁石の概略斜視図である。図５は、舵角センサユニットを構成するメインギヤ及びサテライトギヤの概略平面図である。図６は、参考例に係る舵角センサユニットのメインギヤ、カバー及びロテーターの斜視図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、参考例に係る舵角センサユニットのロテーターとメインギヤとの係合箇所を示す図であって、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は正面図である。

以下、本発明に係る実施形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は、ステアリングシャフト周辺の概略側面図である。図２は、本実施形態に係る舵角センサユニットを備えた回転コネクタの分解斜視図である。図３は、舵角センサユニットのカバー及びロテーターの斜視図である。図４は、舵角検出の原理を説明する回路基板及び磁石の概略斜視図である。図５は、舵角センサユニットを構成するメインギヤ及びサテライトギヤの概略平面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る回転コネクタ１１は、ステアリングホイール１に一端が固定されたステアリングシャフト２に装着されている。この回転コネクタ１１は、図２に示すように、舵角センサユニット１２が組み込まれている。舵角センサユニット１２は、ステアリングシャフト２に連結されたステアリングホイール１の回転角を検出するもので、この舵角センサユニット１２によって検出されたステアリングホイール１の回転角の検出値は、ショックアブソーバ減衰力制御装置やスイブル装置等での走行時の駆動制御に用いられる。

図２に示すように、回転コネクタ１１は、舵角センサユニット１２と、追従ハウジング２１と、基台ハウジング５０とを有している。

追従ハウジング２１は、合成樹脂から成形されたもので、筒状に形成されている。追従ハウジング２１は、ロテーターまたはキャンセラーと呼称されることがある。以下では、追従ハウジング２１をロテーターと称することとする。ロテーター２１には、ステアリングシャフト２が挿通される内筒部２１ａが形成されている。内筒部２１ａは中空円筒形状であり、ステアリングシャフト２は内筒部２１ａの内側を貫通する。内筒部２１ａを画成する壁部には、基台ハウジング５０の後述する係合部５５ａを案内し係合部５５ａに係合するガイド溝２１ｂが形成されている。こうして、ロテーター２１は、基台ハウジング５０に一体に組み付けられる。ロテーター２１は、ステアリングホイール１が回転されることで基台ハウジング５０が回転すると、基台ハウジング５０の回転に追従して回転する。このように、追従ハウジング（ロテーター）２１と基台ハウジング５０は一体となって回転する。追従ハウジング（ロテーター）２１と基台ハウジング５０を総称して可動側ハウジングと称することがある。

ロテーター２１は、図１に示すターンレバー１３が車両の旋回方向に移動した後、その旋回を終了して旋回方向と逆向きにステアリングホイールを回転したとき、ターンレバーを中立位置に変位させるためのキャンセルカム３２を有している。キャンセルカム３２は、ロテーター２１の軸方向の一端側に該ロテーター２１の径方向に延設されている。キャンセルカム３２は、ロテーター２１の軸方向の一端側に２つ設けられており、これらのキャンセルカム３２は対向する位置関係にある。

図３に示すように、ロテーター２１には、内筒部２１ａの外周面に、周方向（ロテーター２１の回転方向）にわたってメインギヤ３１が設けられている。このメインギヤ３１は、ロテーター２１に対して一体に成形されている。また、このメインギヤ３１は、ロテーター２１におけるキャンセルカム３２側の一端部に成形されており、このため、キャンセルカム３２に隣接するように成形されている。

舵角センサユニット１２は、ベース４１とカバー４２とからなる固定側ハウジング４０を有している。カバー４２は、ベース４１に装着される。ベース４１には、挿通孔４３が形成されており、カバー４２には、カバー４２をベース４１に装着した際に挿通孔４３に対向する箇所に挿通孔４４が形成されている。これらの挿通孔４３及び挿通孔４４には、舵角センサユニット１２と、ロテーター２１と、基台ハウジング５０とを組み付けた際に、連通したベース４１の挿通孔４３とカバー４２の挿通孔４４にロテーター２１の内筒部２１ａが挿通される。

また、ベース４１には、回転角検出部４５を組み付けることができる。ベース４１にカバー４２を装着した際、ベース４１に組み付けられた回転角検出部４５はカバー４２によって覆われる。回転角検出部４５は、回路基板４６を有しており、この回路基板４６上には、二つのサテライトギヤ４７，４８が回転可能に設けられている。これらのサテライトギヤ４７，４８は、それぞれ異なるピッチ径を有している。舵角センサユニット１２と、ロテーター２１と、基台ハウジング５０とを組み付けた際、図５に示すように、ロテーター２１に一体成形されたメインギヤ３１が、舵角センサユニット１２のサテライトギヤ４７，４８に噛み合わされる。

図４に示すように、サテライトギヤ４７，４８の中央にはそれぞれ、二極着磁の磁石５１が取り付けられている。また、回路基板４６には、サテライトギヤ４７，４８の磁石５１それぞれと対向する位置に、磁気センサ５２が実装されている。磁気センサ５２は、磁石５１によって発生する磁界の方向を検出する。

基台ハウジング５０は、合成樹脂から成形されたもので、中空円筒状に形成された外筒部５５と、外筒部５５の外周から水平方向に延在する円板状のフランジ部５６と、を有している。外筒部５５は、その内径がロテーター２１の内筒部２１ａの外径よりも大きい。このため、ロテーター２１を基台ハウジング５０に取り付けた際、内筒部２１ａは外筒部５５内部に収容される。また、外筒部５５には、その内周面から突出する係合部５５ａが形成されている。この係合部５５ａは、ロテーター２１の内筒部２１ａに形成されたガイド溝２１ｂに収まる形状である。ロテーター２１の内筒部２１ａを基台ハウジング５０の外筒部５５内部に収容する際、ガイド溝２１ｂ及び係合部５５ａによってロテーター２１が案内され基台ハウジング５０に取り付けられる。こうして、ロテーター２１の内筒部２１ａに基台ハウジング５０の外筒部５５が外嵌する。この結果、ロテーター２１と基台ハウジング５０が一体となって回動自在になる。

基台ハウジング５０には、フランジ部５６上にフレキシブルフラットケーブル等からなるステアリング接続ケーブル（図示略）が収容されている。ステアリング接続ケーブルは、例えば、中立位置のステアリングホイール１が左右にそれぞれ約２．５回転できるように、内筒部２１ａを周回するスパイラル状に形成されている。

上記の舵角センサユニット１２を備えた回転コネクタ１１では、ステアリングホイール１が回されると、ステアリングホイール１に固定された基台ハウジング５０が回転する。すると、この基台ハウジングに追従して回転するロテーター２１に一体成形されたメインギヤ３１が回転し、そのメインギヤ３１に噛み合わされたサテライトギヤ４７，４８がそれぞれ回転する。そして、これらのサテライトギヤ４７，４８それぞれの中央に設けられた磁石５１によって発生する磁界の方向が磁気センサ５２によって検出される。これにより、磁気センサ５２からの検出値に基づいて、マイコン（図示略）によってサテライトギヤ４７，４８の回転角度が求められ、さらに、これらのサテライトギヤ４７，４８の回転角度からステアリングホイール１の回転角である絶対舵角が演算される。

ここで、参考例に係る舵角センサユニットについて説明する。

図６は、参考例に係る舵角センサユニットのメインギヤ、カバー及びロテーターの斜視図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、参考例に係る舵角センサユニットのロテーターとメインギヤとの係合箇所を示す図であって、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は正面図である。

図６に示すように、参考例に係る舵角センサユニットは、ロテーター１０２に対してメインギヤ１０３が別体とされている。つまり、環状に形成されたメインギヤ１０３にロテーター１０２が嵌合される。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ロテーター１０２には、係合凹部１０２ａが形成されており、この係合凹部１０２ａには、メインギヤ１０３の内周面に形成された係合突起１０３ａが係合される。これにより、メインギヤ１０３は、ロテーター１０２とともに回転する。

このように、メインギヤ１０３とロテーター１０２とが別体の舵角センサユニット１０１では、ロテーター１０２とメインギヤ１０３との部品間に組み付けクリアランスが生じる。具体的には、図７（ｂ）に示すように、ロテーター１０２の係合凹部１０２ａと、この係合凹部１０２ａに係合されたメインギヤ１０３の係合突起１０３ａとの間における周方向に、クリアランスＣが生じる。そして、このようなクリアランスＣがあると、ロテーター１０２に対してメインギヤ１０３が変位し、ステアリングホイール１の回転角の検出誤差が生じ、舵角検出性能が低下することがある。

また、メインギヤ１０３は、ロテーター１０２と別体であることから、十分な強度を確保するために、径方向の厚みを厚くしなければならない。このため、メインギヤ３１の基準ピッチ円の直径Φα（図５参照）を小さくすることができず、よって、この舵角センサユニット１０１では、径方向の大きさを小さくすることが困難である。

これに対して、本実施形態に係る舵角センサユニット１２によれば、サテライトギヤ４７，４８が噛み合わされるメインギヤ３１がロテーター２１に一体成形されている。これにより、ロテーター１０２とメインギヤ１０３とが別体のものと比較し、ロテーター２１に対するメインギヤ３１の変位をなくすことができる。したがって、ステアリングホイール１の回転角の検出誤差の発生を防止し、舵角検出性能を高めることができる。

また、メインギヤ３１をロテーター２１に一体成形することで、メインギヤ３１の径方向の肉厚部分とロテーター２１の径方向の肉厚部分とを共通化することができる。これにより、十分な強度を確保しつつ肉厚部分を削減してメインギヤ３１の基準ピッチ円の直径Φα（図５参照）を小さくすることができ、よって、舵角センサユニット２３の径方向の大きさを小さくして小型・軽量化を図ることができる。また、部品点数の削減及び材料の使用量の削減を図ることができるとともに、金型費も削減でき、製造コストを抑えることができる。

また、メインギヤ３１は、ロテーター２１におけるキャンセルカム３２側の一端部に成形されており、このため、キャンセルカム３２に隣接するように成形されている。したがって、キャンセルカム３２とメインギヤ３１との距離が離れたものと比較し、ステアリングホイール１が回転される際のロテーター２１の捩じれの影響を抑えることができる。これにより、ステアリングホイール１の回転角の検出誤差の発生を防止し、さらに舵角検出性能を高めることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

上述した実施形態では、追従ハウジング（ロテーター）２１と、基台ハウジング５０と、の２部品によって可動側ハウジングを構成し、追従ハウジング（ロテーター）２１にメインギヤ３１を設けた。しかし、基台ハウジング５０に設けることもできる。この場合には、外筒部５５の外周面に回転方向に沿うメインギヤが形成されるようにすればよい。さらに、可動側ハウジングを１部品によって構成する場合には、固定側ハウジング４０に挿通される筒部にメインギヤ３１を設けてやればよい。

ここで、上述した本発明に係る回転コネクタの実施形態の特徴をそれぞれ以下（１）〜（４）に簡潔に纏めて列記する。
（１）筒部（内筒部２１ａ）を有して該筒部をステアリングシャフトが貫通する、該筒部の外周面に回転方向に沿うメインギヤ（３１）が一体成形された可動側ハウジング（追従ハウジング２１、基台ハウジング５０）と、
前記可動側ハウジングの筒部が挿通される固定側ハウジング（４０）と、該固定側ハウジングに設けられて前記メインギヤに噛み合わされるサテライトギヤ（４７、４８）と、該固定側ハウジングに設けられて前記サテライトギヤの回転を検出する回転角検出部（４５）とを有する舵角センサユニットと、
を備えることを特徴とする回転コネクタ（１１）。
（２）前記可動側ハウジングは、第１の筒部（２１ａ）を有する第１ハウジング（追従ハウジング２１）と、第２の筒部（５５）を有する第２ハウジング（基台ハウジング５０）とによって構成され、前記第１の筒部と前記第２の筒部を一体にすることにより、前記筒部が形成される
ことを特徴とする上記（１）に記載の回転コネクタ。
（３）前記メインギヤが、前記第１の筒部に形成された
ことを特徴とする上記（２）に記載の回転コネクタ。
（４）前記第１ハウジングは、前記第１の筒部にターンレバーを中立位置に変位させるためのキャンセルカム（３２）を有し、
前記メインギヤは、前記キャンセルカムに隣接して前記第１の筒部に形成されていることを特徴とする上記（３）に記載の回転コネクタ。

１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
１１回転コネクタ
１２舵角センサユニット
２１追従ハウジング（可動側ハウジング）
２１ａ内筒部
３１メインギヤ
３２キャンセルカム
４０固定側ハウジング
４５回転角検出部
４７，４８サテライトギヤ
５０基台ハウジング（可動側ハウジング）
５５外筒部
５６フランジ部

Claims

筒部を有して該筒部をステアリングシャフトが貫通する、該筒部の外周面に回転方向に沿うと共に径方向外側に向けて突出したギヤ歯からなるメインギヤが一体成形された可動側ハウジングと、
前記可動側ハウジングの筒部が挿通される固定側ハウジングと、該固定側ハウジングに設けられて前記メインギヤに噛み合わされるサテライトギヤと、該固定側ハウジングに設けられて前記サテライトギヤの回転を検出する回転角検出部とを有する舵角センサユニットと、
を備え、
前記可動側ハウジングは、第１の筒部を有する第１ハウジングと、第２の筒部を有する第２ハウジングとによって構成され、前記第１の筒部と前記第２の筒部を一体にすることにより、前記筒部が形成される
ことを特徴とする回転コネクタ。
前記メインギヤが、前記第１の筒部に形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の回転コネクタ。
筒部を有して該筒部をステアリングシャフトが貫通する、該筒部の外周面に回転方向に沿うメインギヤが一体成形された可動側ハウジングと、
前記可動側ハウジングの筒部が挿通される固定側ハウジングと、該固定側ハウジングに設けられて前記メインギヤに噛み合わされるサテライトギヤと、該固定側ハウジングに設けられて前記サテライトギヤの回転を検出する回転角検出部とを有する舵角センサユニットと、
を備え、
前記可動側ハウジングは、第１の筒部を有する第１ハウジングと、第２の筒部を有する第２ハウジングとによって構成され、前記第１の筒部と前記第２の筒部を一体にすることにより、前記筒部が形成され、
前記メインギヤが、前記第１の筒部に形成され、
前記第１ハウジングは、前記第１の筒部にターンレバーを中立位置に変位させるためのキャンセルカムを有し、
前記メインギヤは、前記キャンセルカムに隣接して前記第１の筒部に形成されている
ことを特徴とする回転コネクタ。