WO2014076984A1 - ストロークセンサ及びストロークセンサを備える流体ばね - Google Patents

ストロークセンサ及びストロークセンサを備える流体ばね Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a stroke sensor and a fluid spring including the stroke sensor.
  • JP2002-307925A includes an air spring disposed between a chassis frame and an axle, and a vehicle air suspension having a sensor that detects a stroke of the air spring from an angle of a lever that rotates as the vehicle height changes.
  • An apparatus is disclosed.
  • the air suspension device described in JP2002-307925A is provided with a link mechanism and a sensor such as a lever that rotates as the vehicle height changes, so that the overall structure of the device is complicated. Therefore, a large space is required when mounting the air suspension device on a vehicle.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a stroke sensor that can be applied to an air spring and can save space.
  • a stroke sensor that detects a distance between a first member and a second member that is provided so as to be movable in the proximity and separation direction with respect to the first member.
  • the stroke sensor is provided on the first member and is provided on the first member, and is provided on the second member, and is urged toward the magnetism generation unit by a magnetic force generated from the magnetism generation unit.
  • the magnetic member is provided on the second member, and the magnetic member biased by the magnetic force from the magnetism generator is in contact with the first member and the first member based on a change in pressure acting from the magnetic member.
  • a pressure detector for detecting a distance between the second member and the second member.
  • FIG. 1 is a side view of a suspension device to which a fluid spring according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a side sectional view of the fluid spring according to the embodiment of the present invention.
  • a stroke sensor 30 according to an embodiment of the present invention and an air spring 100 as a fluid spring including the stroke sensor 30 will be described with reference to the drawings.
  • compressed air is used as the compressible fluid.
  • the suspension device 1 is a trailing arm type air suspension device.
  • the suspension device 1 includes a hanger bracket 3 extending downward from the frame 2, a cantilevered lower arm 4 supported by the hanger bracket 3, a cantilevered upper arm 5 supported by the frame 2, a lower arm 4 and an upper arm 5. And a suspension beam 6 that is supported by the frame 2 and provided integrally with the rear wheel axle 7a.
  • the hanger bracket 3 is formed in an inverted triangle shape, one end 3 a on the bottom side is fixed to the frame 2, and the other end 3 b on the apex side is located below the frame 2.
  • the lower arm 4 is supported at one end 4 a by the other end 3 b of the hanger bracket 3.
  • the lower arm 4 is provided such that the other end 4b can move in an arc around the one end 4a supported by the hanger bracket 3.
  • the upper arm 5 is provided substantially in parallel with the lower arm 4. One end 5 a of the upper arm 5 is supported by the frame 2. The upper arm 5 is provided so that the other end 5b can move in an arc around the one end 5a supported by the frame 2.
  • the suspension beam 6 is supported by the other end 4 b of the lower arm 4 and the other end 5 b of the upper arm 5.
  • the suspension beam 6 is provided so as to be movable up and down in accordance with the arc motion of the lower arm 4 and the upper arm 5.
  • the wheel 7 connected to the rear wheel axle 7 a can move up and down with respect to the frame 2 by the circular motion of the lower arm 4 and the upper arm 5.
  • the suspension device 1 includes an air spring 100 that is disposed between the frame 2 and the wheel 7 and cushions vertical movement, and a shock absorber 8 that is provided in parallel with the air spring 100 and attenuates vertical movement.
  • the air springs 100 are provided at both front and rear ends of the suspension beam 6. That is, a pair of air springs 100 are provided in front of and behind the rear wheel axle 7a.
  • the air spring 100 is sandwiched and supported between the frame 2 and the suspension beam 6, and the vertical movement between the frame 2 and the suspension beam 6 is buffered by its elastic force.
  • the air spring 100 will be described in detail later with reference to FIG.
  • the shock absorber 8 has one end 8 a fixed to the frame 2 and the other end 8 b fixed to the suspension beam 6. As a result, the shock absorber 8 attenuates the vertical movement between the frame 2 and the suspension beam 6.
  • the air spring 100 is a sleeve type which is provided between the suspension beam 6 supporting the wheel 7 and the frame 2 and whose spring constant can be adjusted by the supplied compressed air.
  • the air spring 100 includes a diaphragm 20 as a bag-like elastic member that defines a fluid chamber 23 that expands and contracts according to air pressure, a top plate 22 provided at an upper end portion of the diaphragm 20, and a cylindrical shape that is formed on the diaphragm 20.
  • the piston 10 is provided so as to be capable of moving forward and backward.
  • Piston 10 is formed of a rigid body such as metal.
  • the bottom portion 10 a of the piston 10 is fixed to the suspension beam 6.
  • the piston 10 is provided with a circular plate 10b that closes the opening at the upper end.
  • a support portion 11 that supports the top plate 22 when the pressure of the compressed air in the diaphragm 20 is lowered is erected in a space formed inside the piston 10.
  • a cushion portion 12 formed of an elastic member such as rubber is attached to the upper surface of the plate 10b. By providing the cushion portion 12, an impact when the top plate 22 abuts is absorbed.
  • the support portion 11 is a cylindrical member provided on the inner periphery of the piston 10.
  • the support portion 11 connects the bottom portion 10a of the piston 10 and the plate 10b.
  • the support part 11 supports the weight of the vehicle transmitted from the top plate 22 on the bottom part 10a when the top plate 22 contacts the cushion part 12.
  • a magnetic body 32 and a piezoelectric element 33 of a stroke sensor 30 described later are provided on the inner periphery of the support portion 11.
  • the diaphragm 20 is formed in a bag shape by an elastic body such as rubber.
  • the diaphragm 20 is formed so as to cover the upper surface of the piston 10.
  • the lowermost part of the diaphragm 20 is folded inward, and is fixed near the outer periphery of the plate 10b in the piston 10. As a result, the piston 10 can move up and down with respect to the diaphragm 20.
  • the fluid chamber 23 is filled with compressed air compressed by a compressor (not shown) and stored in a surge tank (not shown).
  • the compressed air filled in the fluid chamber 23 can be opened to the atmosphere by opening a valve (not shown).
  • the top plate 22 is provided in contact with the frame 2 (see FIG. 1).
  • the top plate 22 is fixed to the frame 2 via a bracket 24.
  • the air spring 100 supports the frame 2 between the suspension beam 6 and the frame 2 by its elastic force.
  • the top plate 22 is provided with a magnetism generator 31 of a stroke sensor 30 described later.
  • the air spring 100 includes a stroke sensor 30 that detects a distance between the top plate 22 and the support portion 11 that is provided so as to be movable in the proximity and separation direction with respect to the top plate 22.
  • the top plate 22 provided in the diaphragm 20 corresponds to the first member
  • the support portion 11 provided in the piston 10 corresponds to the second member.
  • the stroke sensor 30 is provided on the top plate 22, is provided with a magnetism generating unit 31 that generates magnetism, and the support unit 11, and is urged toward the magnetism generating unit 31 by the magnetic force generated from the magnetism generating unit 31.
  • the magnetic body 32 and the magnetic body 32 provided on the support portion 11 and urged by the magnetic force from the magnetism generation portion 31 come into contact with each other, and the top plate 22 and the support portion 11 are changed based on a change in pressure applied from the magnetic body 32.
  • a piezoelectric element 33 as a pressure detector for detecting the distance between the two.
  • the magnetism generator 31 is a permanent magnet.
  • the magnetism generating unit 31 is fixed to the lower surface of the top plate 22 so as to be positioned above the support unit 11.
  • the magnetism generator 31 generates a magnetic field in a direction that attracts the magnetic body 32.
  • the magnetic body 32 is provided so as to be movable in the axial direction on the inner periphery of the cylindrical support portion 11.
  • the magnetic body 32 is biased toward the magnetism generating unit 31 by the magnetic field generated by the magnetism generating unit 31.
  • the magnetic body 32 is urged toward the magnetism generator 31 with a stronger force as the distance from the magnetism generator 31 is shorter.
  • the piezoelectric element 33 is provided so as to be positioned between the magnetic body 32 and the magnetism generating portion 31 on the inner periphery of the support portion 11.
  • the piezoelectric element 33 is fixed to the plate 10 b so as not to move in the axial direction with respect to the support portion 11.
  • a magnetic body 32 urged by a magnetic force from the magnetism generating unit 31 is in contact with the lower surface of the piezoelectric element 33.
  • the piezoelectric element 33 changes the magnitude of the output voltage in accordance with the magnitude of the acting pressure.
  • the piezoelectric element 33 outputs a voltage corresponding to the distance between the top plate 22 and the support portion 11 based on a change in pressure acting from the magnetic body 32.
  • the distance between the frame 2 and the suspension beam 6 is small, and therefore the amount of the piston 10 entering the diaphragm 20 is large.
  • the distance between the magnetic generator 31 provided on the top plate 22 and the magnetic body 32 provided on the support 11 is small. Therefore, since the magnetic force of the magnetic generation unit 31 has a great influence on the magnetic body 32, the biasing force of the magnetic generation unit 31 attracting the magnetic body 32 is relatively large. Accordingly, since the pressure acting on the piezoelectric element 33 from the magnetic body 32 is relatively large, the voltage output from the piezoelectric element 33 is also large.
  • the magnitude of the voltage output from the piezoelectric element 33 changes according to the vehicle height. Therefore, the height of the vehicle can be detected by monitoring the voltage output from the piezoelectric element 33.
  • the conventional stroke sensor was provided with a link mechanism having a lever that rotates as the vehicle height changed, and a sensor that detects the stroke of the air spring from the rotation angle of the lever.
  • a link mechanism such as a lever or a sensor is provided outside the air spring 100. For this reason, the structure of the entire apparatus is complicated, and a large space is required for mounting on the vehicle.
  • the stroke sensor 30 can detect the stroke of the air spring 100 from the magnitude of the voltage output from the piezoelectric element 33, and can detect the vehicle height.
  • the stroke sensor 30 can be accommodated in the air spring 100 by providing the top plate 22 with the magnetism generating portion 31 and providing the support portion 11 with the magnetic body 32 and the piezoelectric element 33. Therefore, when the stroke sensor 30 is applied to the air spring 100, space saving is possible.
  • the magnetism generating unit 31 is fixed to the top plate 22, and the magnetic body 32 and the piezoelectric element 33 are provided on the inner periphery of the support unit 11. Therefore, the volume of the fluid chamber 23 formed inside the diaphragm 20 is the same as when the stroke sensor 30 is not provided. Therefore, the stroke sensor 30 can be incorporated in the air spring 100 without affecting the operation of the air spring 100.
  • the magnetic body 32 of the support portion 11 is biased by the magnetic force from the magnetism generating portion 31 of the top plate 22, and the distance between the top plate 22 and the support portion 11 is detected by the piezoelectric element 33 detecting the biasing force.
  • the stroke sensor 30 can be accommodated in the air spring 100 by providing the top plate 22 with the magnetism generating portion 31 and providing the support portion 11 with the magnetic body 32 and the piezoelectric element 33. Therefore, when the stroke sensor 30 is applied to the air spring 100, space saving is possible.
  • the support 11 may be provided with the magnetism generator 31 and the top plate 22 may be provided with the magnetic body 32 and the piezoelectric element 33.
  • the stroke sensor 30 can be incorporated in the air spring 100 as in the above-described embodiment.
  • the support portion 11 provided on the piston 10 corresponds to the first member
  • the top plate 22 provided on the diaphragm 20 corresponds to the second member.

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Abstract

 ストロークセンサは、第一部材と、前記第一部材に対して近接離間方向に移動可能に設けられる第二部材との間の距離を検出する。前記ストロークセンサは、前記第一部材に設けられ、磁気を発生する磁気発生部と、前記第二部材に設けられ、前記磁気発生部から発せられた磁力によって前記磁気発生部に向けて付勢される磁性体と、前記第二部材に設けられ、前記磁気発生部からの磁力によって付勢された前記磁性体が当接し、前記磁性体から作用する圧力の変化に基づいて前記第一部材と前記第二部材との間の距離を検出する圧力検出器と、を備える。

Description

ストロークセンサ及びストロークセンサを備える流体ばね
 本発明は、ストロークセンサ及びストロークセンサを備える流体ばねに関するものである。
 従来から、車両のサスペンション装置に、空気などの圧縮性流体の圧力を利用した流体ばねが用いられている。流体ばねを用いる場合には、圧縮性流体の圧力によって車高を任意に調整できるが、流体ばねのストロークから車高を検出するストロークセンサを併設する必要がある。
 JP2002-307925Aには、シャシフレームとアクスルとの間に配置されたエアスプリングと、車高の変化に伴って回動するレバーの角度からエアスプリングのストロークを検出するセンサとを有する車両のエアサスペンション装置が開示されている。
 しかしながら、JP2002-307925Aに記載のエアサスペンション装置は、車高の変化に伴って回動するレバーなどのリンク機構やセンサが設けられるため、装置全体の構造が複雑であった。そのため、エアサスペンション装置を車両へ搭載する際には、大きなスペースが必要であった。
 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、空気ばねに適用可能であり省スペース化が可能なストロークセンサを提供することを目的とする。
 本発明のある態様によれば、第一部材と、前記第一部材に対して近接離間方向に移動可能に設けられる第二部材との間の距離を検出するストロークセンサが提供される。前記ストロークセンサは、前記第一部材に設けられ、磁気を発生する磁気発生部と、前記第二部材に設けられ、前記磁気発生部から発せられた磁力によって前記磁気発生部に向けて付勢される磁性体と、前記第二部材に設けられ、前記磁気発生部からの磁力によって付勢された前記磁性体が当接し、前記磁性体から作用する圧力の変化に基づいて前記第一部材と前記第二部材との間の距離を検出する圧力検出器と、を備える。
 本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る流体ばねが適用される懸架装置の側面図である。 図2は、本発明の実施の形態に係る流体ばねの側面の断面図である。
 以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るストロークセンサ30と、ストロークセンサ30を備える流体ばねとしての空気ばね100について説明する。空気ばね100では、圧縮性流体として圧縮空気が用いられる。
 まず、図1を参照して、空気ばね100が適用される懸架装置1の構成について説明する。
 懸架装置1は、トレーリングアーム式のエアサスペンション装置である。図1において、左側が車両(図示省略)の前方である。懸架装置1は、フレーム2から下方に延びるハンガーブラケット3と、ハンガーブラケット3に支持される片持ちのロアアーム4と、フレーム2に支持される片持ちのアッパーアーム5と、ロアアーム4及びアッパーアーム5を介してフレーム2に支持され後輪車軸7aと一体に設けられるサスペンションビーム6とを備える。
 ハンガーブラケット3は、逆三角形状に形成され、底辺側の一端3aがフレーム2に固定され、頂点側の他端3bがフレーム2の下方に位置するものである。
 ロアアーム4は、ハンガーブラケット3の他端3bに一端4aが支持される。ロアアーム4は、ハンガーブラケット3に支持された一端4aを中心として、他端4bが円弧運動可能に設けられる。
 アッパーアーム5は、ロアアーム4と略平行に設けられる。アッパーアーム5は、一端5aがフレーム2に支持される。アッパーアーム5は、フレーム2に支持された一端5aを中心として、他端5bが円弧運動可能に設けられる。
 サスペンションビーム6は、ロアアーム4の他端4bとアッパーアーム5の他端5bとによって支持される。サスペンションビーム6は、ロアアーム4とアッパーアーム5との円弧運動に伴って上下動可能に設けられる。これにより、後輪車軸7aに連結される車輪7は、ロアアーム4及びアッパーアーム5の円弧運動によって、フレーム2に対して上下動可能となる。
 懸架装置1は、フレーム2と車輪7との間に配設され上下動を緩衝する空気ばね100と、空気ばね100と並列に設けられ上下動を減衰するショックアブソーバ8とを備える。
 空気ばね100は、サスペンションビーム6の前後両端に各々設けられる。つまり、一対の空気ばね100が、後輪車軸7aの前後に設けられる。空気ばね100は、フレーム2とサスペンションビーム6との間に挟まれて支持され、その弾性力によってフレーム2とサスペンションビーム6との間の上下動を緩衝する。空気ばね100については、図2を参照しながら後で詳しく説明する。
 ショックアブソーバ8は、一端8aがフレーム2に固定され、他端8bがサスペンションビーム6に固定される。これにより、ショックアブソーバ8は、フレーム2とサスペンションビーム6との間の上下動を減衰する。
 次に、主に図2を参照して、空気ばね100の構成について説明する。
 空気ばね100は、車輪7を支持するサスペンションビーム6とフレーム2との間に設けられ、供給される圧縮空気によってばね定数を調整可能なスリーブ型のものである。空気ばね100は、空気圧に応じて拡縮する流体室23を画成する袋状弾性部材としてのダイヤフラム20と、ダイヤフラム20の上端部に設けられるトッププレート22と、円筒状に形成されてダイヤフラム20に対して進退可能に設けられるピストン10とを備える。
 ピストン10は、金属などの剛体によって形成される。ピストン10は、底部10aがサスペンションビーム6に固定される。ピストン10には、上端の開口部を閉塞する円形のプレート10bが設けられる。ピストン10の内部に形成された空間には、ダイヤフラム20内の圧縮空気の圧力が低下した場合にトッププレート22を支持する支持部11が立設される。
 プレート10bの上面には、ゴムなどの弾性部材によって形成されるクッション部12が取り付けられる。このクッション部12が設けられることによって、トッププレート22が当接したときの衝撃が吸収される。
 支持部11は、ピストン10の内周に設けられる円筒状の部材である。支持部11は、ピストン10の底部10aとプレート10bとの間を連結する。支持部11は、トッププレート22がクッション部12に当接した際に、トッププレート22から伝達される車両の重量を底部10aに支持させる。支持部11の内周には、後述するストロークセンサ30の磁性体32と圧電素子33とが設けられる。
 ダイヤフラム20は、ゴムなどの弾性体によって袋状に形成される。ダイヤフラム20は、ピストン10の上面を覆うように形成される。ダイヤフラム20は、最下部が内側に折り返され、ピストン10におけるプレート10bの外周近傍に固定される。これにより、ピストン10が、ダイヤフラム20に対して上下に進退可能となる。
 流体室23には、コンプレッサ(図示省略)によって圧縮されサージタンク(図示省略)に溜められた圧縮空気が供給されて充填される。また、流体室23に充填された圧縮空気は、バルブ(図示省略)を開放することによって、大気開放可能である。
 トッププレート22は、フレーム2に当接して設けられる(図1参照)。トッププレート22は、ブラケット24を介してフレーム2に固定される。これにより、空気ばね100は、サスペンションビーム6とフレーム2との間で、その弾性力によってフレーム2を支持することとなる。トッププレート22には、後述するストロークセンサ30の磁気発生部31が設けられる。
 また、空気ばね100は、トッププレート22と、トッププレート22に対して近接離間方向に移動可能に設けられる支持部11との間の距離を検出するストロークセンサ30を備える。ここでは、ダイヤフラム20に設けられるトッププレート22が第一部材に該当し、ピストン10に設けられる支持部11が第二部材に該当する。
 ストロークセンサ30は、トッププレート22に設けられ、磁気を発生する磁気発生部31と、支持部11に設けられ、磁気発生部31から発せられた磁力によって磁気発生部31に向けて付勢される磁性体32と、支持部11に設けられ、磁気発生部31からの磁力によって付勢された磁性体32が当接し、磁性体32から作用する圧力の変化に基づいてトッププレート22と支持部11との間の距離を検出する圧力検出器としての圧電素子33とを備える。
 磁気発生部31は、永久磁石である。磁気発生部31は、支持部11の上方に位置するようにトッププレート22の下面に固定される。磁気発生部31は、磁性体32を吸着する方向の磁界を発生する。
 磁性体32は、円筒状の支持部11の内周を軸方向に移動可能に設けられる。磁性体32は、磁気発生部31が発生する磁界によって、磁気発生部31に向けて付勢される。磁性体32は、磁気発生部31との間の距離が近いほど強い力で磁気発生部31に向けて付勢される。
 圧電素子33は、支持部11の内周にて磁性体32と磁気発生部31との間に位置するように設けられる。圧電素子33は、支持部11に対して軸方向に移動しないようにプレート10bに固定される。圧電素子33の下面には、磁気発生部31からの磁力によって付勢された磁性体32が当接する。
 圧電素子33は、作用する圧力の大きさに応じて出力する電圧の大きさが変化するものである。圧電素子33は、磁性体32から作用する圧力の変化に基づいてトッププレート22と支持部11との間の距離に応じた電圧を出力する。
 次に、ストロークセンサ30の作用について説明する。
 車両の車高が比較的高い場合には、フレーム2とサスペンションビーム6との間の距離が大きいため、ダイヤフラム20に対するピストン10の進入量が小さい。そのため、トッププレート22に設けられた磁気発生部31と支持部11に設けられた磁性体32との間の距離は大きい。よって、磁気発生部31の磁力の磁性体32への影響が小さいため、磁気発生部31が磁性体32を吸い寄せる付勢力は比較的小さい。したがって、磁性体32から圧電素子33に対して作用する圧力が比較的小さいため、圧電素子33が出力する電圧も小さい。
 一方、車両の車高が比較的低い場合には、フレーム2とサスペンションビーム6との間の距離が小さいため、ダイヤフラム20に対するピストン10の進入量が大きい。そのため、トッププレート22に設けられた磁気発生部31と支持部11に設けられた磁性体32との間の距離は小さい。よって、磁気発生部31の磁力の磁性体32への影響が大きいため、磁気発生部31が磁性体32を吸い寄せる付勢力は比較的大きい。したがって、磁性体32から圧電素子33に対して作用する圧力が比較的大きいため、圧電素子33が出力する電圧も大きい。
 このように、車両の車高に応じて圧電素子33から出力される電圧の大きさが変化する。よって、圧電素子33から出力される電圧をモニターすることで、車両の車高を検出することができる。
 従来のストロークセンサは、車高の変化に伴って回動するレバーを有するリンク機構と、レバーの回動角度からエアスプリングのストロークを検出するセンサとを備えていた。このストロークセンサを空気ばね100に適用した場合には、レバーなどのリンク機構やセンサが空気ばね100の外部に設けられることとなる。そのため、装置全体の構造が複雑であり、車両へ搭載する際に大きなスペースが必要であった。
 これに対して、ストロークセンサ30では、圧電素子33から出力される電圧の大きさから空気ばね100のストロークを検出することができ、車両の車高を検出することができる。このように、トッププレート22に磁気発生部31を設け、支持部11に磁性体32と圧電素子33とを設けることで、ストロークセンサ30を空気ばね100の内部に収容することが可能である。したがって、ストロークセンサ30を空気ばね100に適用した場合には、省スペース化が可能である。
 また、磁気発生部31はトッププレート22に固定され、磁性体32と圧電素子33とは支持部11の内周に設けられる。そのため、ダイヤフラム20の内部に形成される流体室23の容積は、ストロークセンサ30が設けられない場合と変わらない。したがって、空気ばね100の作動に影響を及ぼすことなく、空気ばね100にストロークセンサ30を内蔵することができる。
 以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
 トッププレート22の磁気発生部31からの磁力によって支持部11の磁性体32が付勢され、その付勢力を圧電素子33が検出することによってトッププレート22と支持部11との間の距離を検出する。このように、トッププレート22に磁気発生部31を設け、支持部11に磁性体32と圧電素子33とを設けることで、ストロークセンサ30を空気ばね100の内部に収容することが可能である。したがって、ストロークセンサ30を空気ばね100に適用した場合には、省スペース化が可能である。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
 例えば、支持部11に磁気発生部31を設けて、トッププレート22に磁性体32と圧電素子33とを設ける構成にしてもよい。この場合でも、上述した実施の形態と同様に、ストロークセンサ30を空気ばね100に内蔵することが可能である。なお、この場合、ピストン10に設けられる支持部11が第一部材に該当し、ダイヤフラム20に設けられるトッププレート22が第二部材に該当することとなる。
 本願は、2012年11月15日に日本国特許庁に出願された特願2012-251398に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
 この発明の実施例が包含する排他的性質又は特徴は、以下のようにクレームされる。

Claims (5)

  1.  第一部材と、前記第一部材に対して近接離間方向に移動可能に設けられる第二部材との間の距離を検出するストロークセンサであって、
     前記第一部材に設けられ、磁気を発生する磁気発生部と、
     前記第二部材に設けられ、前記磁気発生部から発せられた磁力によって前記磁気発生部に向けて付勢される磁性体と、
     前記第二部材に設けられ、前記磁気発生部からの磁力によって付勢された前記磁性体が当接し、前記磁性体から作用する圧力の変化に基づいて前記第一部材と前記第二部材との間の距離を検出する圧力検出器と、を備えるストロークセンサ。
  2.  請求項1に記載のストロークセンサであって、
     前記圧力検出器は、前記第一部材と前記第二部材との間の距離に応じた電圧を出力する圧電素子であるストロークセンサ。
  3.  請求項1又は2に記載のストロークセンサを備え、供給される圧縮性流体によってばね定数を調整可能な流体ばねであって、
     流体圧に応じて拡縮する流体室を画成する袋状弾性部材と、
     筒状に形成されて前記袋状弾性部材に対して進退可能に設けられるピストンと、を備え、
     前記第一部材と前記第二部材との一方は、前記袋状弾性部材に設けられ、
     前記第一部材と前記第二部材との他方は、前記ピストンに設けられる流体ばね。
  4.  請求項3に記載の流体ばねであって、
     前記第一部材は、前記袋状弾性部材の上端部に設けられるトッププレートである流体ばね。
  5.  請求項4に記載の流体ばねであって、
     前記第二部材は、前記ピストンに設けられ前記袋状弾性部材内の圧縮性流体の圧力が低下した場合に前記トッププレートを支持する支持部である流体ばね。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014194008A1 (en) * 2013-05-28 2014-12-04 Firestone Industrial Products Company, Llc End member assemblies and travel-restraint assemblies as well as gas spring assemblies including same
DE102015217254B4 (de) * 2015-09-10 2023-04-20 Robert Bosch Gmbh Luftfedervorrichtung für ein Fahrzeug
US10933709B2 (en) * 2017-12-19 2021-03-02 Ronald D. Shaw Off-road vehicle suspension monitoring and adjustment system
CN108425987B (zh) * 2018-05-17 2023-12-15 华侨大学 一种用于控制磁栅尺的电磁阻尼装置
CN114894135B (zh) * 2022-04-12 2024-02-27 上海隧道工程有限公司 弧形梁无接触管幕法新型推进距离计算方法及系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62232501A (ja) * 1986-04-01 1987-10-13 Bridgestone Corp 磁気式車高測定装置
JPH0298233U (ja) * 1989-01-23 1990-08-06
JPH085305A (ja) * 1994-06-22 1996-01-12 Sekisui Chem Co Ltd 厚さ測定装置
JPH08121521A (ja) * 1994-10-20 1996-05-14 Bridgestone Corp 空気ばねならびに空気ばね高さの測定方法および制御方法
JPH11304407A (ja) * 1998-04-27 1999-11-05 Denso Corp 車高センサ及び車両用前照灯光軸調整装置
JP2000307925A (ja) 1999-04-23 2000-11-02 Canon Inc 撮影システム及び光学装置
JP2002307925A (ja) 2001-04-16 2002-10-23 Isuzu Motors Ltd 車高検出装置のカバー構造
JP2008542111A (ja) * 2005-05-28 2008-11-27 ビーエフエス デバーシファイド プロダクツ エルエルシー 局在的な信号を処理可能な空気ばねアセンブリ、及びそれに使用するシステムと方法、並びにそのための作動モジュール

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4798369A (en) * 1987-11-03 1989-01-17 The Firestone Tire & Rubber Company Ultrasonic air spring system
DE4413341C2 (de) * 1994-04-18 1999-08-26 Continental Ag Meßeinrichtung mit einem Magnetfeldsensor zum berührungslosen Erfassen des lichten Abstandes zwischen zwei Bauteilen und deren Verwendung
JP3395402B2 (ja) * 1994-10-14 2003-04-14 住友電気工業株式会社 移動量検出器
AU4407601A (en) 2000-03-20 2001-10-03 Intech Thuringen Gmbh Pneumatic shock-absorber
DE10151593A1 (de) * 2001-10-18 2003-04-30 Contitech Luftfedersyst Gmbh Abstands- und Druckmessung innerhalb einer Luftfeder
CA2419500C (en) 2003-02-21 2006-08-15 Stefan A. Lupke Method and apparatus for analyzing separation between spaced surfaces using magnetic field intensity measurements
US20050077691A1 (en) * 2003-10-14 2005-04-14 Witters Allen L. Suspension structure with internal height sensor assembly
DE102004003695A1 (de) * 2004-01-24 2005-08-11 Contitech Luftfedersysteme Gmbh Rollbalg-Luftfeder mit elektrischer Energie-Versorgung
DE102006022934A1 (de) * 2006-05-15 2007-11-22 Bpw Bergische Achsen Kg Luftgefedertes Fahrwerk
JP4397407B2 (ja) 2007-08-22 2010-01-13 本田技研工業株式会社 近接センサ
CN201297923Y (zh) 2008-12-01 2009-08-26 王洋 一种测厚仪

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62232501A (ja) * 1986-04-01 1987-10-13 Bridgestone Corp 磁気式車高測定装置
JPH0298233U (ja) * 1989-01-23 1990-08-06
JPH085305A (ja) * 1994-06-22 1996-01-12 Sekisui Chem Co Ltd 厚さ測定装置
JPH08121521A (ja) * 1994-10-20 1996-05-14 Bridgestone Corp 空気ばねならびに空気ばね高さの測定方法および制御方法
JPH11304407A (ja) * 1998-04-27 1999-11-05 Denso Corp 車高センサ及び車両用前照灯光軸調整装置
JP2000307925A (ja) 1999-04-23 2000-11-02 Canon Inc 撮影システム及び光学装置
JP2002307925A (ja) 2001-04-16 2002-10-23 Isuzu Motors Ltd 車高検出装置のカバー構造
JP2008542111A (ja) * 2005-05-28 2008-11-27 ビーエフエス デバーシファイド プロダクツ エルエルシー 局在的な信号を処理可能な空気ばねアセンブリ、及びそれに使用するシステムと方法、並びにそのための作動モジュール

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