JPH1114303A - 基準位置設定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大径ギアおよび小径ギア相互の基準位置の設
定を高精度かつ高感度にし、かつ、簡単な組立作業およ
び構成にしてローコストに実現可能にする。 【解決手段】 互いに直接またはウォームギア１を介し
て噛合しながら設定比で相対回転する小径ギア３および
大径ギア２の回転位置を検出する各一の回転位置センサ
（７，８）を設けて、小径ギア３の回転位置センサ
（８）の出力パルスが大径ギア２の回転位置センサ
（７）の出力パルスの中央にあるタイミングを小径ギア
３および大径ギア２の基準位置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ウォームネジを
介してまたはウォームネジを介さずして直接噛合する大
径ギアおよび小径ギアの相互基準位置を設定する基準位
置設定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載の車高調整装置によって車
高、すなわち、車体位置を変更する場合には、少なくと
も、現在の車体位置あるいは基準となる車体位置に基づ
いて車高調整装置に所定の動作をさせることになる。

【０００３】そして、現在の車体位置や基準となる車体
位置を検知する車高センサが車体に配在されていて、車
高調整装置を構成するコントローラに信号を入力するよ
うに構成されている。

【０００４】ちなみに、コントローラは、車高センサか
らの信号を処理して、車高調整装置を構成する車高調整
器を伸縮させる油圧給排源や制御弁などに車高調整信号
を出力する。

【０００５】ところで、車体位置を検知する車高センサ
としては、従来から、種々の提案があり、これらのいず
れの車高センサによっても車両における現在の車体位置
や基準となる車体位置を検知し得る。

【０００６】また、これらの提案車高センサは、おおむ
ね基準となる車体位置、すなわち、例えば、中車高位置
だけでなく、調整後の高車高位置および低車高位置をも
検知し得るように構成されている。

【０００７】そのため、その構成如何によっては、セン
サ自体が大型化され易くなり、そして、大型化される場
合には、車高センサの車体への配在性を低下させる不具
合がある。

【０００８】また、コントローラは、車高センサから
の、例えば、低，中，高用の三種類の車高調整信号と予
め設定した基準値等との比較処理をして所定の信号を出
力し、この出力にもとづいて、車高調整器を伸縮制御す
るように構成されているから、コントローラ自体が複雑
化し、車高調整装置における制御構造も複雑化する。

【０００９】その結果、車高調整装置全体の構成が大掛
りになり、車高調整装置の車両への搭載性が低下し、車
高調整装置がコスト高の傾向になって、高級車はともか
く、大衆車への搭載を不向きにする。

【００１０】一方、これに対して、少なくとも一方が駆
動されて、互いに噛合する大径ギアおよび小径ギアと、
これらの大径ギアと小径ギアの各回転位置をスイッチの
オン／オフ作動により検知する検知手段とを有し、検知
手段が同時にオン作動するときの大径ギアと小径ギアの
２つの回転位置を、車高調整のための基準位置に設定す
る基準位置設定装置が提案されている（特願平９−１１
７４９６号）。

【００１１】これは、図９に示すように、ウォームネジ
１に大径ギア２および小径ギア３を噛合させ、大径ギア
２と小径ギア３上の基板４とに各一のマグネット５，６
を配置し、これらのマグネット５，６の回転軌跡に対向
する位置に各一のホール素子７，８を配置したものから
なる。なお、ホール素子７，８は、固定基板９に取り付
けられている。

【００１２】そして、これらのマグネット５，６および
ホール素子７，８が一直線上に位置決めされたとき、大
径ギア２および小径ギア３相互の基準位置が設定され
る。

【００１３】また、小径ギア３の歯数は、大径ギア２の
歯数の約数にならず、かつ、大径ギア２の基準位置から
の一方向への回転数で割り切れない歯数になるように設
定されている。

【００１４】従って、例えば、大径ギア２および小径ギ
ア３の歯数をそれぞれ１５６および３０とすると、大径
ギア２を上記基準位置から時計方向に回転させると、小
径ギア３は基準位置から反時計方向に５．２回転し、マ
グネット６が基準位置から所定角度θずれた位置に位置
決めされる。

【００１５】そして、大径ギア２が５回転するまでの間
では、各マグネット５，６およびホール素子７，８は一
直線状にならず、小径ギア３は大径ギア２に対して基準
位置から回転方向にずれ、５回転した位置で基準位置に
戻ることとなる。

【００１６】ホール素子７は、大径ギア２の１回転で１
パルス出力し、ホール素子８は小径ギア３の１回転で１
パルス出力するため、各ホール素子７，８のパルス数を
カウントすることで、調整された回転位置を検出でき
る。

【００１７】すなわち、かかる従来の基準位置設定装置
は、大径ギア５および小径ギア３のそれぞれに設けられ
たホール素子７，８がそれぞれマグネット５，６の直上
に臨むときのみオン（パルス電圧を出力）となって、上
記直線関係にあるとき大径ギア２および小径ギア３が基
準位置にあると判定することができる。

【００１８】また、かかる従来の基準位置設定装置にあ
っては、各ホール素子７，８による各マグネット５，６
の検出感度を等しくするために、大径ギア２側のホール
素子７およびマグネット５間の距離を、小径ギア３側の
ホール素子８およびマグネット６間の距離よりも大きく
設定してある。

【００１９】大径ギア２の回転速度は、小径ギア３の回
転速度に対して十分に遅く、したがって、ホール素子７
によるマグネット５の磁界の検出幅、つまり、ホール素
子の出力パルス幅が、図１０に示すように、大きくなる
のを回避するため、ホール素子７とマグネット５の距離
を図１１に示すように大きくとり、これもより、ホール
素子７による磁界の検出幅を狭め、各ホール素子７，８
の上記のような検出感度の均等化と検出精度の向上を図
ることができる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の基準位置設定装置にあっては、上記のように、各
ホール素子７，８による磁界の各検出幅を同じにしよう
とすると、大径ギア２および小径ギア３を図９に示すよ
うに段違いに配置する必要があり、高さ方向の寸法拡大
を招くという課題があった。

【００２１】また、基準位置の設定精度を上げるため
に、各ホール素子７，８による磁界の検出幅を抑えるべ
く、これらと各マグネット５，６との距離を大きくした
場合、周囲温度によるマグネット５，６の磁界の変化に
より、磁界検出動作の不確実化を招く場合が考えられ
る。

【００２２】さらに、大径ギア２に対して小径ギア３の
回転量が大きいため、大径ギア２側の磁界の検出幅の方
が大きくなることにより、各ホール素子７，８の出力パ
ルスが時間軸上で重なり、誤って基準位置を検出する場
合が考えられる。

【００２３】この発明は、上記のような課題を解決する
ものであり、ホール素子などの各回転位置センサによる
磁界の検出幅を同じにでき、しかも周囲温度によるマグ
ネットの磁界の変化にも拘らず、大径ギアおよび小径ギ
ア相互の基準位置の設定を高精度かつ高感度に、しかも
簡単な組立作業および構成にしてローコストに実現でき
る基準位置設定装置を得ることを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１の発明にかかる基準位置設定装置は、互いに直接
またはウォームネジを介して噛合され、かつ設定比で相
対回転する小径ギアおよび大径ギアの回転位置を検出す
る各一の回転位置センサを設けて、小径ギアの回転位置
センサの出力パルスが大径ギアの回転位置センサの出力
パルスの中央にあるタイミングを小径ギアおよび大径ギ
ア相互の基準位置とするようにしたものである。

【００２５】また、請求項２の発明にかかる基準位置設
定装置は、各一の回転位置センサを小径ギアおよび大径
ギアの各々に設けられたマグネットと、これらの各一の
マグネットに対向配置されたホール素子とから構成した
ものである。

【００２６】また、請求項３の発明にかかる基準位置設
定装置は、小径ギアが大径ギアの歯数の約数にならず、
かつ、大径ギアの基準位置からの一方向への回転数で割
り切れない歯数に設定されてなるとしたものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
図について説明するが、図１および図２は、この発明の
基準位置設定装置の概略構成を示す正面図および平面図
であり、この基準位置設定装置は、ウォームネジ１に大
径ギア２および小径ギア３を噛合させると共に、大径ギ
ア２と小径ギア３に各一のマグネット５，６を配置し、
これらのマグネット５，６の回転軌跡に対向する位置に
各一のホール素子７，８を配置したものからなる。な
お、ホール素子７，８は、固定基板９に取り付けられて
いる。

【００２８】そして、これらのマグネット５，６および
ホール素子７，８が一直線上に位置決めされたとき、大
径ギア２および小径ギア３相互の基準位置が設定され
る。

【００２９】また、上記同様に小径ギア３の歯数は、大
径ギア２の歯数の約数にならず、かつ、大径ギア２基準
位置からの一方向への回転数で割り切れない歯数に設定
されている。

【００３０】従って、例えば、大径ギア２および小径ギ
ア３の歯数をそれぞれ１５６および３０とすると、大径
ギア２を上記基準位置から時計方向に回転させると、小
径ギア３は基準位置から反時計方向に５．２回転し、マ
グネット６が基準位置から所定角度θずれた位置に位置
決めされる。

【００３１】従って、大径ギア２が５回転するまでの間
では、各マグネット５，６およびホール素子７，８は一
直線状にならず、小径ギア３は大径ギア２に対して基準
位置から回転方向にずれ、５回転した位置で基準位置に
戻ることとなる。

【００３２】ここで、ホール素子７は、大径ギア２の１
回転で１パルス出力し、ホール素子８は小径ギア３の１
回転で１パルス出力するため、各ホール素子７，８のパ
ルス数をカウントすることで、調整された回転位置を検
出できる。

【００３３】かかる従来の基準位置設定装置は、大径ギ
ア２および小径ギア３のそれぞれに設けられたホール素
子７，８は、それぞれマグネット５，６の直上に臨むと
きのみオン（パルス電圧を出力）となって、このとき大
径ギア２に対し小径ギア３が基準位置にあると判定す
る。

【００３４】また、この発明では、大径ギア２および小
径ギア３の各上面は同一レベルとされており、これらに
配置された各一のマグネット５，６と固定基板９上の回
転位置センサとしてのホール素子７，８とはそれぞれ等
距離に保たれている。したがって、従来のように磁界の
検出幅均等化のために基板４などによる高さ調整は行わ
れない。

【００３５】次に動作について説明すると、大径ギア２
および小径ギア３側の各一のマグネット５，６とこれら
に対向する固定基板９上の各一のホール素子７，８との
距離を上記のように等しくすると、回転速度の違いによ
りホール素子７側の出力パルス幅は、他のホール素子８
の出力パルス幅に比較して、図３に示すように幅広とな
る。

【００３６】このようにすれば、従来のようにマグネッ
トおよびホール素子間の距離を離して出力パルス幅を、
図３の点線で示すように狭くした場合に、マグネットの
温度特性等の変化により磁界の検出動作が確実に行えな
くなるという問題を解消できる。

【００３７】例えば、大径ギア２の１回転に対して小径
ギア３を５．２回転すると、各マグネット５，６の磁界
の幅が同一であっても、小径ギア３は５．２倍のスピー
ドで回転するため、ホール素子８によるマグネット６の
磁界の検出幅を１とすると、ホール素子７によるマグネ
ット５の磁界の検出幅は５．２倍になる。

【００３８】ところが、このようにマグネット５の磁界
の検出幅が５．２倍にも延びると、基準位置でないとき
の各ホール素子７，８による上記各検出幅に対応する出
力波形は、図４（ａ）に示すように、時間軸上で重なる
ことがない場合には問題がないとしても、図４（ｂ）に
示すように、ホール素子８の出力パルスの一部にホール
素子７の幅広の出力パルスの一部に重なる場合があり、
このとき基準位置を検出したと誤判断されてしまう。つ
まり、基準位置の誤検出が行われてしまう。

【００３９】ところで、大径ギア２側のホール素子７の
出力パルスがオンとなる時間Ｔ１と小径ギア３側のホー
ル素子８の出力パルスがオンとなる周期Ｔ２は、大径ギ
ア２および小径ギア３の回転速度に応じて変化する。

【００４０】しかし、その時間Ｔ１と周期Ｔ２の比は、
回転速度が変化しても一定であるところから、この発明
では、この比を演算し、この比を利用して大径ギア２側
のホール素子７の出力パルスの中央位置までの時間を演
算し、この中央位置に小径ギア３側のホール素子８の出
力パルスが得られたとき基準位置が検出されたと判定で
きるようにしている。そして、これらの演算および判定
の各処理は、上記各ホール素子７，８の出力パルスを入
力とする図示しないマイクロプロセッサにより実行され
る。

【００４１】図５は、かかるマイクロプロセッサによっ
て実行される基準位置設定のためのイニシャル処理の手
順を示すフローチャートであり、図６に示すように、大
径ギア２側のホール素子７の出力パルスがオンとしてい
る時間Ｔ１と小径ギア３側のホール素子８の出力パルス
がオンとなる周期Ｔ２との比を演算により求める。

【００４２】まず、バッテリ電源のオンに続いて車高調
整等を行うためのモータ（図示しない）を駆動して（ス
テップＳ１）、ウォームネジ１を駆動し、これに噛合す
る大径ギア２および小径ギア３を回転させ、これらの各
ギア２，３に設けられたマグネット５，６が回転し、各
ホール素子７，８に図４（ａ），（ｂ）に示すような出
力パルスを出力させる。

【００４３】このため、マイクロプロセッサは、これの
内部に設けたタイマにこれらの各出力パルスにもとづい
て、大径ギア２のオンしている時間Ｔ１を計測させて
（ステップＳ２）、これと同時または前後して小径ギア
３の出力パルスが得られる（オンとなる）周期Ｔ２を計
測させる（ステップＳ３）。

【００４４】続いて、マイクロプロセッサは、これらの
計測値Ｔ１，Ｔ２からこれらの比Ｋを、式Ｋ＝Ｔ１／Ｔ
２により演算し（ステップＳ４）、この演算結果を、メ
モリ（図示しない）に記憶させておき、この後、モータ
の駆動を停止する（ステップＳ５）。なお、この比Ｋ
は、バッテリ電源のオン後のイグニッションオン時に車
高を変化させる場合に使用される。

【００４５】次に、上記のようなイニシャル処理に続い
て、通常の車高調整を行う場合を図７および図８を参照
して説明すると、まず、モータによりウォームネジ１を
駆動させ、大径ギア２とともに小径ギア３を駆動させる
ことで、車高の変化が始まることになる。

【００４６】そこで、マイクロプロセッサのタイマは、
小径ギア３の図８に示すような周期Ｔ３を計測し（ステ
ップＳ６）、この周期Ｔ３とイニシャル処理時に算出し
た比Ｋとにもとづいて、大径ギア３側のホール素子７の
出力パルスがオンしている時間の中央位置までの時間Ｔ
Ｓを、式ＴＳ＝（Ｔ３×Ｋ）／２により演算する（ステ
ップＳ７）。

【００４７】このときのオン周期Ｔ３の値は、車高調整
開始時は大きく、回転速度が安定するにつれて小さくな
るため、大径ギア２側のホール素子７の出力パルスがオ
ンとなるまで（ステップＳ８）、時間ＴＳを算出し続け
るものとする。

【００４８】こうしておいて、大径ギア２側のホール素
子７がオンとなる出力パルスを出力すると、マイクロプ
ロセッサは、時間ＴＳを待って（ステップＳ９）小径ギ
ア側のホール素子８が出力パルスを出力しているか否か
を見る（ステップＳ１０）。この様子は、図８のタイム
チャートに矢印で示してある。

【００４９】そして、その時間ＴＳ経過時に、ホール素
子８の出力パルスが得られた場合には、大径ギア２に対
して、小径ギア３が基準位置（中車高位置に対応）にあ
ると判定することができる。

【００５０】従って、図４（ｂ）に示すように、大径ギ
ア２側におけるホール素子７の出力パルスの立上りや立
下り時に小径ギア３側のホール素子８の出力パルスがオ
ンとなっていても、基準位置の誤検出を行うことはな
い。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、互いに直接またはウォームネジを介して噛合され、
かつ設定比で相対回転する小径ギアおよび大径ギアの回
転位置を検出する各一の回転位置センサを設けて、小径
ギアの回転位置センサの出力パルスが大径ギアの回転位
置センサの出力パルスの中央にあるタイミングを、小径
ギアおよび大径ギア相互の基準位置とするように構成し
たので、大径ギア側の回転位置センサの出力パルスの立
上りや立下り時に、小径ギア側の回転位置センサに出力
パルスが得られた場合にも、大径ギアに対して、小径ギ
アが基準位置にあると誤判定するのを回避でき、基準位
置の設定精度および判定精度を十分に高めることができ
るという効果が得られる。

【００５２】また、基準位置の設定は単にマイクロプロ
セッサによるソフトウエア処理にて実行でき、各回転位
置センサによるマグネット磁界の検出幅を等しくした
り、大径ギア側の回転位置センサによる検出幅を狭くし
たりするというような特別の構成や調整作業の必要がな
く、構成の簡素化並びにローコスト化を実現できるとい
う効果が得られる。

【００５３】また、請求項２の発明によれば、各一の回
転位置センサを、小径ギアおよび大径ギアの各々に設け
られたマグネットと、これらの各一のマグネットに対向
配置されたホール素子とから構成したので、特に、マグ
ネットが発生する磁界が大径ギア側と小径ギア側で異っ
た時間幅のパルス幅で検出され、かつ出力される場合に
も、大径ギアおよび小径ギア相互の基準位置の設定を簡
単に、かつローコストな構成にて実現できるという効果
が得られる。

【００５４】また、請求項３の発明によれば、小径ギア
が大径ギアの歯数の約数にならず、かつ、大径ギアの基
準位置からの一方向への回転数で割り切れない歯数に設
定されるとしたので、設定された基準位置からの小径ギ
アの回転位置や回転方向を確実に検知でき、必要に応じ
回転異常の検知も行えるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態による基準位置設定装
置を示す概略側面図である。

【図２】図１に示す基準位置設定装置の平面図である。

【図３】大径ギア側および小径ギア側のマグネットとこ
れらと対向する各ホール素子との距離を異らせた場合
の、各ホール素子の出力パルス波形を示すタイムチャー
トである。

【図４】大径ギア側および小径ギア側のマグネットとこ
れらと対向する各ホール素子との距離を等しくした場合
の各ホール素子の出力パルスを示すタイムチャートであ
る。

【図５】この発明による基準位置設定時のイニシャル処
理手順を示すフローチャートである。

【図６】この発明における各ホール素子の出力パルスの
オン時間および出力パルスがオンとなる周期を示す出力
パルスのタイムチャートである。

【図７】この発明による基準位置設定手順を示すフロー
チャートである。

【図８】大径ギア側のホール素子の出力パルスの中心タ
イミングで小径ギア側のホール素子の出力パルスが発生
した状態を示すタイムチャートである。

【図９】従来の基準位置設定装置を示す概略側面図であ
る。

【図１０】図９におけるホール素子の出力パルスおよび
マグネットの磁束密度の関係を示す波形図である。

【図１１】図９におけるホール素子の出力パルスおよび
マグネットの磁束密度の関係を示す他の波形図である。

【符号の説明】

１ ウォームネジ ２ 大径ギア ３ 小径ギア ５，６ マグネット ７，８ 回転位置センサとしてのホール素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに直接またはウォームネジを介して
   噛合されて設定比で相対回転する小径ギアおよび大径ギ
   アと、これらの小径ギアおよび大径ギアの回転位置を検
   出する各一の回転位置センサとを有し、小径ギアの回転
   位置センサの出力パルスが大径ギアの回転位置センサの
   出力パルスの中央にあるタイミングを小径ギアおよび大
   径ギアの基準位置としてなることを特徴とする基準位置
   設定装置。
2. 【請求項２】 各一の回転位置センサが小径ギアおよび
   大径ギアの各々に設けられたマグネットと、これらの各
   一のマグネットに対向配置されたホール素子とからなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の基準位置設定装置。
3. 【請求項３】 小径ギアが大径ギアの歯数の約数になら
   ず、かつ、大径ギアの基準位置からの一方向への回転数
   で割り切れない歯数に設定されてなることを特徴とする
   請求項１に記載の基準位置設定装置。