JPH04295701A - 車高センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両の車体
の高さ（車高）を自動的に検出するための車高センサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】路面状況、荷重、速度等の走行条件の変
化に合わせて車両の車高を自動的に、或いは任意に変化
させて、最適の走行状態を得ようとする試みは古くから
なされており、そのために車両の懸架装置に油圧シリン
ダのような車高調整手段を設けることも行われているが
、このような車高調整機構には、車高の値を自動的に検
出するセンサを併設することが必要になる。

【０００３】このような目的に使用することができると
考えられる従来技術の一つが、特開昭５７−１６３０９
号公報に「変位検出装置」として記載されている。この
装置においては、レーザビーム或いは電子線のような高
エネルギビームを用いて金属材の表面を局部的に熱処理
し、金属材の表面の所定位置に局部的な磁気変質部を多
数箇所形成して基準尺となし、この基準尺に対向して磁
気特性を検出する磁気検出器と、その出力信号を処理す
る制御装置とを設け、基準尺と磁気検出器との相対的変
位、即ち移動を検出するようになっている。ここで基準
尺というのは、金属材、具体的には油圧シリンダに使用
されるピストンの表面に、等間隔に磁気変質部を目盛り
として設けたものを意味しており、磁気検出器はその直
前に磁気変質部が有るか否かを検知して１又は０の２値
信号を出力し、制御装置がその２値信号から磁気検出器
の前を通過した磁気変質部の数を数えることにより、前
記のように相対的変位を検知することができるものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように前記従来技
術は、ピストンの表面に等間隔に設けられた磁気変質部
を有する基準尺に対向して磁気検出器を設け、磁気検出
器の前を通過した磁気変質部の数を制御装置によって数
えることによって、ピストンと磁気検出器との相対的変
位を検知するものであり、所謂デジタル的な検出方法を
とるものであるから、それだけではピストンの絶対的な
位置を検知することができないので、これを車両の車高
センサとして使用すると、車両の走行を開始するに当た
って制御装置を起動する時、即ち制御装置の電源投入時
には、基準となる位置のデータが未だ入力されていない
ために、相対的変位だけでは車高の値を検知することが
できず、走行開始時の車体制御ができないという問題が
ある。

【０００５】そこで、ショックアブソーバ等のピストン
に磁気検出器を取り付けると共に、その可動範囲のシリ
ンダ側に永久磁石による強力な磁界を形成し、磁気検出
器によって磁界の磁束密度を検出（測定）することによ
って、ピストンの絶対的な位置を検知するような方法も
考えられるが、この場合は、ピストンの上下動によって
発生する磁性の金属粉が、強力な磁界によってピストン
の付近に集まり、ピストンがその中で摺動することによ
り、ピストン及びシリンダの磨耗を促進するおそれがあ
る。本発明はこれらの諸問題に対処し、車両がどのよう
な状態にあっても絶対的な車高の値を正確に検出するこ
とができると共に、考えられる副次的な問題を生じない
車高センサを提供することを、発明の解決課題としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、ショックアブソーバにおい
て相対的に移動する２つの部材の一方に形成された局部
的な磁気変質部からなり、車高を示すアナログ信号を発
生するための第１の信号パターンと、同じく前記ショッ
クアブソーバにおいて相対的に移動する前記２つの部材
の一方に形成された局部的な磁気変質部からなり、特定
の相対的移動位置においてその位置を示す位置信号を発
生するための第２の信号パターンと、前記第１の信号パ
ターン及び前記第２の信号パターンから前記アナログ信
号及び前記位置信号を読み取るために、前記ショックア
ブソーバにおいて相対的に移動する前記２つの部材の他
方によって支持された磁気的な検出器とを備えているこ
とを特徴とする車高センサを提供するものである。

【０００７】

【作用】第１の信号パターンからアナログ信号を読み取
る磁気的な検出器は、ショックアブソーバにおいて相対
的に移動する２つの部材の相対的位置を検出するが、２
つの部材の一方が車軸側に連結されていて、地面に対す
る絶対的な高さが判明しているので、２つの部材の他方
に連結されている車体の絶対的な高さを直ちに算出する
ことができる。

【０００８】しかしながら、このように、第１の信号パ
ターンに対面する検出器は、絶対的な車高に対応するア
ナログ信号を出力するものの、その実測値は温度の影響
などによって、正しい出力値に対する偏差を生じること
がある。そこで本発明による車高センサにおいては、第
２の信号パターンとその定位置信号を読み取るための磁
気的な検出器をも備えており、第１の信号パターンに対
応する検出器が特定の位置にあることが検知されたとき
に、その検出器が第１の信号パターンのアナログ信号を
読み取って得た実測値を、予め設定されている正しい値
（所定値）と比較し、その偏差が零になるように全位置
における実測値を補正するので、常に正確な絶対的車高
を検知することができる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の車高センサをショックアブソ
ーバ１０に組み込んだ実施例を示している。ショックア
ブソーバ１０の外筒１２の上端は、ロッドガイド１４に
よってロッドの貫通孔を除いて閉じられ、また下端はロ
アキャップ１６によって閉じられている。外筒１２の内
部には間隔をおいてシリンダとなる内筒１８が、上端を
ピストンロッドガイド１４の突起部に、また下端をバル
ブプレート２０の突起部に、それぞれ嵌合固定されるこ
とよって支持されている。シリンダである内筒１８には
ピストン２２が摺動可能に嵌合しており、ピストン２２
に取り付けられたピストンロッド２４が、ロッドガイド
１４を液密に貫通している。その他、ピストン２２やバ
ルブプレート２０に逆止弁や絞り孔が設けられること、
内筒１８や外筒１２内に作動油が適量封入されること、
ロアキャップ１６とピストンロッド２４が、それぞれ車
両の車軸側又は車体側に連結されること等は、通常の車
両の車輪懸架装置に用いられるショックアブソーバと変
わらない。

【００１０】図１の実施例では、ピストン２２のすぐ下
部に検出器２６を設けると共に、ピストンロッド２４に
関して１８０°反対側に、もう一つの検出器２８を設け
ており、これらの検出器２６及び２８の検出端部は、そ
れぞれシリンダである内筒１８の内壁面３０に対して僅
かな距離をおいて対向していて、内壁面３０に予め記録
されている目には見えない磁気変質部による後述のよう
に特殊な信号パターンを読み取ることができるようにな
っている。内筒１８の材質は、一つの例として２相ステ
ンレス鋼（ＳＵＳ３２９Ｊ１）を用いるが、その他にも
、熱処理によって磁気的（或いは電磁気的）特性を変化
させ得るものならば使用することが可能である。例えば
、冷間加工によってマルテンサイト化したオーステナイ
ト系のステンレス鋼やアモルファス材料等がそれである
。

【００１１】図２（ａ）はシリンダである内筒１８の内
壁面３０に記録される第１の信号パターン３２の例と、
その作成方法を示したもので、信号パターン３２は図示
しない例えばＹＡＧレーザ発振器から放射されるレーザ
ビーム３４のような高エネルギ密度のビームを、集光レ
ンズ３６によってスポット状に絞って、内壁面３０上の
１点３８に照射する。それによって、点３８では内壁面
３０の表面の温度が非常に高くなり、表面から所定の深
さまで母材が溶融するが、照射が止むと速やかに熱が放
散して冷却される。このようにして局部的に熱処理され
た点３８では、母材である内筒１８の表層における透磁
率等の磁気的（電磁気的）特性が、母材の他の部分に対
して局部的に変化して、所謂磁気変質部となる。この例
の内筒１８の材料として用いられる２相ステンレス鋼は
、強磁性のフェライトと非磁性のオーステナイトの組織
が混在するため、全体としては非磁性体となっているが
、レーザビーム３４によって溶融された点（磁気変質部
）３８では、全てフェライト組織に変化することによっ
て強磁性を呈する。

【００１２】そこで、例えばＮＣ制御によって、母材（
内筒１８）又はレーザビーム３４を所定の様式に従って
内筒１８の円周方向及び軸方向に移動させながらこの局
部的な熱処理を繰り返し、例えば図２（ａ）に示ように
、数個の点３８が横に並んで円周方向の列を形成すると
共に、そのような列のそれぞれの、互いに隣の列との間
隔が例えば等差数列的に変化するように配列させて、全
体として濃淡の程度が単調に変化する縞模様のような第
１の信号パターン３２を形成する。なお、後述の第２の
信号パターンも、配列の形は異なるが、これと同様な方
法によって、溶融層である点３８を、同じ内筒１８の内
壁面３０上における他の部分に、互いに重なることがな
いように形成される。例えば、第１の信号パターン３２
と第２の信号パターン４２は、検出器２６及び２８に対
向して、外筒１２の下部領域の内壁面３０における互い
に反対側に、それぞれ円周方向９０°以上の範囲にわた
って設けられる。このように、円周方向９０°以上の範
囲にわたって信号パターン３２、４２を設けることによ
り、ショックアブソーバ１０中のシリンダである内筒１
８とピストン２２が、相対的に円周方向に多少回転して
も、検出器２６及び２８によって信号検出が可能である
。

【００１３】これによって、強磁性のフェライトの組織
からなる磁気変質部の密度、即ち、単位面積あたりの磁
気変質部の面積（点３８の数）が、内筒１８の軸方向に
単調に変化するように、多数の点３８が分布することに
なる。従って、検出器２６の一定の検出面積に入る磁気
変質部（点３８）の数が内筒１８の内壁面３０上の軸方
向の位置毎に異なるので、特定の位置では特定の数の点
３８が、検出器２６に対して特定の値の磁気的特性（例
．透磁率）を示し、その磁気的特性の値が第１の信号パ
ターン３２の特定の位置を表示する位置信号となって、
検出器２６によって読み出され、後述のような信号検出
回路によって、検出器２６が対面している第１の信号パ
ターン３２の位置、従って外筒１２と内筒１８の相対的
位置、が検知され、外筒１２又は内筒１８の一方が車軸
と連結していて地上の高さが判明していることから、他
方が連結している車体の高さを絶対的な値として検知す
ることができる。ピストンロッド２４の端部から出てい
るケーブル４０は検出器２６が検出する信号を外部へ取
り出すためのものである。なお、ＹＡＧレーザ発振器に
よって発生するレーザビーム３４を、スポット状に照射
することによって溶融する点、即ち溶融層３８を形成す
るための処理条件は、一例として次に示す第１表のよう
にすることができる。

【００１４】第１表　　　　ＹＡＧレーザスポット処理
条件Ｘｅランプ放電電圧　　　　　　　　　　　　　　
　　４４０Ｖレーザパルス幅　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　０．５ｍｓｅｃ溶融層（点３８）の直
径　　　　　　　　　　　　０．２８ｍｍ溶融層の中心
間距離（軸方向） パターン開始位置で　　　　　　　　　　０．１ｍｍパ
ターン終了位置で　　　　　　　　　　２．０ｍｍ溶融
層の中心間距離（円周方向）　　　　０．３ｍｍ

【００
１５】アナログ的な第１の信号パターン３２は、図２（
ａ）に示すような多数の点からなる濃淡の縞から形成さ
れる他に、点３８からなる磁気変質部を線状或いはそれ
を複合させた形に配列させて、色々な形の磁気変質部と
して形成することができる。また、円周方向の幅が軸方
向に一律に変化する細長い三角形のような連続帯状の磁
気変質部を形成することによっても、図２（ａ）の場合
と同様な作用、効果を奏することができる。更に、幅が
一定であっても、溶融層の深さを漸次変化させることに
よって、磁気変質部の磁気的特性を体積単位で軸方向に
変化させ得るので、このようなものもアナログ的信号パ
ターン３２として使用することができる。なお、点３８
における溶融層の深さが十分あれば、信号パターンを構
成する溶融スポットを内筒１８の外周面に設けることも
可能である。また、信号パターン３２を内筒１８の表面
に形成する代わりに、ピストンロッド２４の上部の表面
に形成し、内筒１８の上部の内側に設けた検出器によっ
て信号パターンを読み取るようにしてもよい。

【００１６】第１の信号パターン３２に対応する検出器
２６は、磁気的或いは電磁気的にアナログ信号を読み取
るものであればコイルからなるピックアップ、磁気抵抗
素子或いはホール素子等、何でもよいが、例えば共振コ
イルＬとして構成されるときは、図３に示すように特定
の容量を有するコンデンサＣとの共振回路を組み、これ
を発振回路、平滑回路、増幅回路等からなる信号検出回
路に接続することによって、位置即ち車高を表す電圧等
のアナログ信号を出力させることができる。しかし、こ
の信号検出回路は本発明の特徴とするものではないし、
従来技術の範囲を出るものではないから詳細な説明は省
略する。図４には、図３に示すような信号検出回路の出
力を例示している。ショックアブソーバ１０のピストン
２２の近傍に取り付けた検出器２６の内筒１８に対する
位置、即ち車高、の変化に対応して検出回路の出力電圧
が略直線的に変化しており、電圧が車高と一対一の対応
をするので、電圧から車高を直ちに読み取ることができ
る。

【００１７】以上の説明から明らかなように、アナログ
的な第１の信号パターン３２と、それを読み取る検出器
２６との組み合わせによって、ショックアブソーバ１０
において検出器２６と第１の信号パターン３２との相対
的位置が検出され、それによって車両の絶対的な車高が
検知されるが、これを実用に供するときには、車高の計
測値の信頼性を高めるために、外気温度やショックアブ
ソーバ１０等の温度に対する補正を考慮すべきである。 何故なら、例えば寒冷地で車両を長時間停車したような
場合には、ショックアブソーバ１０の温度が−４０°Ｃ
程度まで低下することがあるし、また、悪路ばかりを走
行したときは、ショックアブソーバ１０の温度が＋１２
０〜１５０°Ｃ程度まで上昇することがあるので、この
ように極端な車両の使用状態においては、異常な温度環
境によって検出器２６の検出特性や、出力信号を処理す
る信号検出回路その他の作動特性が変化したり、検出器
２６と内筒１８の内壁面３０との隙間の大きさが変化す
ること等の原因によって、一般的にいうと検出器２６の
出力が図６の実線のようになり、実際の車高に対応して
本来出力されるべき図６の破線のような形に対して偏差
（ずれ）を生じることがある。

【００１８】そこで、図１に示した実施例においては、
検出器２８とそれに対向して内筒１８の内壁面３０に設
けられた第２の信号パターン４２を設けている。第２の
信号パターン４２は、例えば，ショックアブソーバ１０
が伸縮の中間状態にあるときに検出器２８が対面する内
筒１８の内壁面３０上の位置を中立位置（中心）Ｏとす
るほか、ショックアブソーバ１０が適当な短縮状態にあ
るときの検出器２８の対面位置を短縮位置Ｓ、適当な伸
長状態にあるときの検出器２８の対面位置を伸長位置Ｌ
として、内壁面３０上のそれら３つの位置に図２（ｂ）
に示したような定位置マーク４４を設けたものである。

【００１９】第２の信号パターン４２の定位置マーク４
４は、第１の信号パターン３２の縞模様を形成する磁気
変質部（点３８）と同じように、レーザビームをスポッ
ト状に絞って、図５に示すように、内筒１８の内壁面３
０上の第１の信号パターン３２が設けられている場所以
外の部分に照射し、局部的に溶融層を作ることによって
磁気変質部とした数個の点３８の列により形成すること
ができる。図示例の場合３箇所に設けられた定位置マー
ク４４は、ショックアブソーバ１０が位置Ｏ，Ｓ，Ｌの
いずれかに対応する状態にあるときにそれを検知するた
めのもので、それぞれの定位置マーク４４をアナログ的
に識別することができるように、作成の際にそれぞれ異
なる磁気的特性の値を与えておいてもよいが、単なるデ
ジタル信号を生じる同じような指標であっても、検出器
２８が信号を発した時に、それが３つの定位置マーク４
４のうち、どれを見たものであるかということは、第１
の信号パターン３２を見ている検出器２６の出力の大き
さを参照すれば明らかになる場合が多いから、一般的に
は必要ではない。

【００２０】ところで、第１の信号パターン３２を検出
器２６によって読み出す際に、温度等の影響によって現
れる実測値の偏差は、図７に示すように、出力値（電圧
）がショックアブソーバ１０のピストン２２の可動範囲
全域にわたって、同じ量δだけ高くなるというような、
比較的単純なものであることが多い。これは、検出器２
８によって第２の信号パターン４２をサーチし、Ｌ，Ｏ
，Ｓの各定位置マーク４４が検出された時に、主たる検
出器２６が第１の信号パターン３２から読み取る図７の
実線Ｇ’のようなアナログ量の出力値（実測値）と、予
め計測して電子式制御装置のメモリ等に記憶させてある
破線Ｇのような本来の出力値とを比較したときに、その
差が３つの定位置のどこでも略同じ量（例えばδ）であ
ると判定される場合である。このような場合には、検出
器２６による第１の信号パターン３２の実測値から一律
にδだけの減算補正をすることによって、正しい車高に
対応する出力値が得られ、正確に車高を知ることができ
る。

【００２１】もし、前述の図６のようなずれ方をしてい
るときは、３つの定位置Ｌ，Ｏ，Ｓにおける検出器２６
による実測値（実線Ｇ’）と、メモリに記憶されている
本来の出力値（破線Ｇ）との偏差が、定位置毎に異なっ
て現れる。このような場合には、まず中立位置Ｏにおけ
る偏差を検出し、それがδであれば、実測値Ｇ’から一
律にδだけの減算を行う。その結果は図８に示したよう
な形になり、Ｇ’−δの直線は原点Ｏを通ることになる
が、破線Ｇに比べて勾配が異なる。そこで更にＧ’−δ
の直線を回転させる（この場合は勾配を減じる）と破線
Ｇと重なるが、どれだけ勾配を減じるべきかという値は
、定位置Ｓ及びＬにおける偏差の大きさによって決まる
。このようにして、図６のようなずれ方をしているとき
でも、検出器２６による第１の信号パターン３２の読み
取りに加えて、検出器２８により第２の信号パターン４
２の定位置を検出して、必要な補正を加えることにより
、実測値から正確な車高を知ることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、第１の信号パターンか
らアナログ信号を読み出すことによって、電源投入の直
後であっても車高を検出することができるため、走行開
始時の車体制御が可能となる利点がある。しかも、温度
等による実測値の偏差も、第２の信号パターンから位置
信号を読み取り、特定の位置における実測値と所定値と
の差を検出して実測値を補正することができるため、常
に正確な車高を検知することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車高センサの実施例の一部を切断
して示す斜視図である。

【図２】本発明の車高センサの要部である磁気変質部の
詳細例とその製作方法を示す斜視図であって、それぞれ
（ａ）は第１の信号パターンを、（ｂ）は第２の信号パ
ターンを示す。

【図３】本発明による車高センサにおいて使用すること
ができる信号検出回路を例示するブロック図である。

【図４】本発明の車高センサの実測値を例示する線図で
ある。

【図５】第１の信号パターンと第２の信号パターンを形
成されたショックアブソーバの要部を一部切断して示す
斜視図である。

【図６】車高センサの実測値とその偏差を示す線図であ
る。

【図７】実測値の補正の仕方を示す線図である。

【図８】図７とは異なる場合の実測値の補正の仕方を示
す線図である。

【符号の説明】

１０…ショックアブソーバ １８…内筒 ２２…ピストン ２４…ピストンロッド ２６、２８…検出器 ３０…内壁面 ３２…第１の信号パターン ３４…レーザビーム ３８…点（溶融層） ４２…第２の信号パターン ４４…定位置マーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ショックアブソーバにおいて相対的に
   移動する２つの部材の一方に形成された局部的な磁気変
   質部からなり、車高を示すアナログ信号を発生するため
   の第１の信号パターンと、同じく前記ショックアブソー
   バにおいて相対的に移動する前記２つの部材の一方に形
   成された局部的な磁気変質部からなり、特定の相対的移
   動位置においてその位置を示す位置信号を発生するため
   の第２の信号パターンと、前記第１の信号パターン及び
   前記第２の信号パターンから前記アナログ信号及び前記
   位置信号を読み取るために、前記ショックアブソーバに
   おいて相対的に移動する前記２つの部材の他方によって
   支持された磁気的な検出器とを備えていることを特徴と
   する車高センサ。