JPH0682204A

JPH0682204A - 車高検出装置

Info

Publication number: JPH0682204A
Application number: JP4237179A
Authority: JP
Inventors: Kenji Harada; 健司原田; Seiya Sato; 誠也佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はショックアブソーバと一体で設けら
れ、その伸縮を非接触で検出する車高検出装置にに関
し、シリンダのロッドに磁気読み取り部を内蔵すること
により、搭載性および配線の信頼性を改善することを目
的とする。【構成】ショックアブソーバ１のロッド４に、磁石９
ａとホール素子９ｂとからなるセンサ部９を内蔵させ
る。他方、ショックアブソーバ１の内壁３には、所定ピ
ッチで連接された磁性体１０ａと非磁性体１０ｂとから
なる磁気スケール１０を設ける。ホール素子９ｂは、磁
石９ａから磁性体１０ａに向けて発せられた磁束の垂直
成分だけを検出するため、ロッド４の移動と共に振幅す
る磁束を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車高検出装置に係り、特
にショックアブソーバと一体で設けられ、ショックアブ
ソーバの伸縮を非接触で検出する車高検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シリンダの変位量を測定する
装置として、シリンダのロッドに磁気式スケールを設
け、シリンダの筒上に磁気読み取り部を配置した装置が
知られている（特開昭５６−３０６０２号公報）。

【０００３】上記公報記載の装置においては、ロッドを
Ｎ極とＳ極に交互に磁化することにより磁気式スケール
を構成している。また、磁気読み取り部は、このロッド
が発する磁気を検出できる位置に配置されている。

【０００４】このため、シリンダが伸縮すると、ロッド
と磁気読み取り部との相対的な位置関係が変動し、磁気
読み取り部では、交互に向きの反転する磁束が検出され
る。そこで、上記公報記載の装置は、この反転数をカウ
ントすることにより、シリンダの変位量を測定してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の構
成の装置では、シリンダの筒上に磁気読み取り部を設け
る必要がある。このため、この装置をショックアブソー
バに組み込んで車高センサに適用しようとすると、シリ
ンダの筒上に磁気読み取り部のスペースを確保すること
が必要となる。

【０００６】また、一般にショックアブソーバは、ロッ
ドを車体側に、筒を車輪側に固定して用いられる。従っ
て、上記従来の装置を組み込んだ場合、車体に対して相
対的に位置が変動する部位に磁気読み取り部を配置する
ことになり、非固定部間に配線を施す必要が生じる。

【０００７】このように、上記の構成の装置をショック
アブソーバに適用してなる車高検出装置は、車体に対す
る搭載性が悪いうえに、配線部の信頼性に難点があると
いう問題を有している。

【０００８】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、シリンダのロッドに磁気読み取り部を内蔵さ
せ、シリンダの内壁に磁気スケールを設けることによ
り、搭載性および配線の信頼性を改善した車高センサを
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、交互に配
置された複数の磁性体と非磁性体とからなり、シリンダ
の内壁に設けられた磁気式スケールと、シリンダのロッ
ドに設けられた磁気発生手段と、該磁気発生手段と一体
的に可動し、前記磁気式スケールが前記磁気発生手段か
ら受ける磁束の垂直成分だけを検出する指向性感磁素子
とを有し、車高に応じた、前記シリンダに対する前記ロ
ッドの相対移動を検出して、車高検出を行う車高検出装
置により解決される。

【００１０】

【作用】上記の構成による車高検出装置の前記磁気発生
手段は、磁気式スケールの磁性体部分に向けてのみ磁束
を発する。このため、前記磁気発生手段と前記磁気式ス
ケールの磁性体部が離間対向している場合、両者の間に
垂直な磁束が生じる。

【００１１】この状態から前記シリンダが伸縮して、前
記ロッドと前記磁気式スケールとの相対的な位置関係が
変動すると、垂直だった磁束は斜めに傾く。すなわち、
前記磁気発生手段から前記磁気スケールに向けて発せら
れる磁束の垂直成分が減少する。

【００１２】このため、前記指向性感磁素子で検出され
る磁束は、前記シリンダの伸縮と共に強まったり弱まっ
たりする。従って、上記構成の車高検出装置は、完全に
前記シリンダの内部に内蔵された状態で、精度良くシリ
ンダの伸縮を検出することを可能とする。

【００１３】

【実施例】次に、本発明に係る車高検出装置の構成を、
一層明確ならしめるため、適切な実施例に基づいて説明
する。

【００１４】図１は本発明に係る車高検出装置の一実施
例の構成図を示し、図２は本実施例装置を組み込んだシ
ョックアブソーバの全体図を示す。尚、図１および図２
において、同一の部分には同一の符号を付している。

【００１５】各図中、符号１は二筒式ショックアブソー
バを示し、符号２および符号３はショックアブソーバ１
の外筒および内筒を示す。内筒２の内部には非磁性体で
構成されたロッド４と、ショックアブソーバ１の減衰特
性を決めるオイル５が挿入されている。

【００１６】また、ロッド４の下端部には、ロッドエン
ド６が設けられている。このロッドエンド６には、所定
径のオリフィスが設けられており、オイル５がこのオリ
フィスを通過することでロッド４と内筒３との間に減衰
力が生じる。

【００１７】外筒２および内筒３の上部開口端は、共に
アブソーバキャップ７で塞がれている。また、外筒２お
よび内筒３の下部開口端には、ベースバルブ８が配置さ
れている。このベースバルブ８は、内筒３内の空間と、
外筒２と内筒３とで囲まれる空間とを導通させる所定径
のオリフィスを有し、ショックアブソーバ１の減衰特性
を決めている。

【００１８】ところで、図１および図２に示すように、
本実施例の車高検出装置は、ロッド４に内蔵されたセン
サ部９と、内筒３の所定の位置に設けられた磁気式スケ
ール１０とで構成される。尚、図１（Ｂ）は、これらセ
ンサ部９および磁気式スケール１０の拡大図を示してい
る。

【００１９】図１（Ｂ）に示すように、センサ部９は、
磁気発生手段に相当する磁石９ａ、および指向性感磁素
子に相当するホール素子９ｂから構成されている。この
センサ部９は、上記したように非磁性体で構成されてい
るロッド４の内部に配置されてる。また、磁気式スケー
ル１０は、内筒３の一部に設けられ、ロッド４の可動方
向に交互に配列された磁性体１０ａおよび非磁性体１０
ｂから構成される。

【００２０】以下に、本実施例装置において、センサ部
９を上記の構成とした理由について、図３に示す不適切
な構成の例に沿って説明する。尚、同図において、図１
および図２と同一の部分には同一の符号を付して、その
説明を省略する。ここで、図３（Ａ）および（Ｃ）は、
この比較例の正面図を示し、図３（Ｂ）は、同図（Ａ）
中のＢ−Ｂ断面を示す。

【００２１】図３（Ｂ）に示すように、この車高検出装
置の比較例においては、センサ部が磁石１１、ホール素
子１２およびヨーク１３〜１５で構成されている。この
構成は、センサ部１６と磁気式スケール１０の磁性体１
０ａとが離間対向したときに、同図中に破線で示す磁気
ループを形成させるための構成である。

【００２２】すなわち、磁石１１のＮ極から出た磁力線
を、非磁性体であるロッド４、センサ部１６と磁気スケ
ール１０との間のエアギャップおよび磁性体１０ａを介
して磁石１１のＳ極に還流させるための構成である。

【００２３】また、ヨーク１３〜１５は、磁石１１から
発せられる磁束が効果的にループを描くように設けられ
た部材で、このような磁気回路においては、従来より広
く用いられている部材である。

【００２４】しかし、ショックアブソーバとして使用す
るためには、ロッド４と磁気式スケール１０との間に
は、オイル５が通過するための油路１７（０．３±０．
２mm）を設ける必要がある。また、ホール素子１２を組
み込むためにヨーク１３と１４との間に設けられたスペ
ース（１．５mm）や、ロッド４の肉圧（０．５mm）を考
慮すると、この磁気回路中には最小３．５mmのギャップ
が生じることになる。

【００２５】このため、磁石１１の回りの磁力線は、図
３（Ｃ）に示すように磁石１１の回りで短絡してしま
い、センサ部１７が磁性体１０ａと離間対向している場
合でも、ホール素子１２を貫く磁束は極めて小さい磁束
となる。

【００２６】図４は、上記の構成の車高検出装置の他の
欠点を説明するための図を示す。同図（Ａ）は、センサ
部の幅と磁気式スケール１０の磁性体１０ａの幅とがほ
ぼ同一である場合を示し、同図（Ｂ）は、センサ部から
出力される磁力を強めるために、磁石１１やヨーク１３
〜１５およびホール素子１２の幅を広くした場合を示
す。尚、各図中の矢線は、磁石１１から発せられた磁力
線を示す。

【００２７】上記したように、図４に示す車高検出装置
にあっては、ホール素子１２と磁気スケール１０との間
にヨーク１４が設けられている。このため、磁石１１か
ら発せられた磁力線は、ヨーク１４を通過するまで、磁
気式スケール１０に対してほぼ垂直に進行する。

【００２８】つまり、図４（Ａ）に示すように、センサ
部１５が、磁気式スケール１０の磁性体１０ａに離間対
向しても非磁性体１０ｂに離間対向していても、ホール
素子１２を貫く磁束が小さいこともあって、両者の磁束
にほとんど差異が生じない。

【００２９】また、その差異を生ぜしめるために、図４
（Ｂ）に示すように磁石１１やホール素子１２の幅を広
げてホール素子を貫く磁束を増やそうとすると、センサ
部１５が複数の磁性体１０ａおよび非磁性体１０ｂと同
時に離間対向してしまうことになる。このため、ホール
素子１２を貫く磁束は増えるが、センサ部１５で、磁気
式スケールの位置を読み取ることができなくなる。

【００３０】このような理由から、本実施例装置では、
上記したようにホール素子９ｂと、磁気式スケール１０
との間にヨーク等の磁性体が介在せず、ホール素子９ｂ
の幅を磁性体１０ａの幅とほぼ同一に保ったまま、所望
の磁束が得られるまで磁石１１の幅を広くしている。

【００３１】図５は、本実施例装置の磁石９ａから磁気
式スケール１０に向けて発せられた磁力線の様子を表す
図を示す。以下、同図に沿って、本実施例装置のセンサ
部９が磁気スケール１０から位置を読み取る原理につい
て説明する。尚、同図において、図１および図２と同一
の部分については、同一の符号を付してその説明を省略
する。

【００３２】図５に示すように、本実施例装置において
は、磁石９ａのＮ極から発せられた磁力線は、ほぼ直線
的に磁気式スケール１０の磁性体１０ａに向かう。ま
た、上記したように、ホール素子９ｂの幅は磁石９ａの
幅と比べて狭い。このため、図５（Ａ）に示すようにホ
ール素子９ｂが非磁性体１０ｂと離間対向している場合
と、図５（Ｂ）に示すように磁性体１０ａと離間対向し
ている場合では、ホール素子９ｂを貫く磁束の方向に差
異が生じる。

【００３３】すなわち、ホール素子９ｂが非磁性体１０
の中央部に離間対向している場合、磁石９ａから発せら
れる磁束は、非磁性体１０ｂの両脇に位置する磁性体１
０ａに向けて進行するため、ホール素子９ｂには斜めに
入射する。一方、ホール素子９ｂが磁性体１０ａに離間
対向している場合、磁石９ａの中央部から発せられた磁
束は、ホール素子９ｂを垂直に貫いて、真っ直ぐ離間対
向している磁性体１０ａに入射する。

【００３４】また、ホール素子９ａは、自己を貫く磁束
のうち、自己に対して垂直な成分だけを検出する性質を
有している。従って、ホール素子９ｂが非磁性体１０ｂ
と離間対向する場合は、ホール素子９ｂが磁性体１０ａ
と対向する場合に比べて検出される磁束が小さくなる。

【００３５】図６（Ａ）は、本実施例装置のセンサ部９
を磁気式スケール１０に沿って移動させた時にホール素
子９ｂから出力された電圧波形を示す。尚、本実施例装
置は、車高検出装置を低コストで実現するため、既存の
ホール素子を使用している。このホール素子９ｂは、磁
束密度１kGs を１００mVに変換して出力する感度を有し
ている。

【００３６】また、図６（Ｂ）は、ホール素子９ｂが検
出する磁束の内訳を表す図を示す。同図に示すように、
ホール素子９ｂが検出する磁束には、５０Gs程度の磁気
ノイズと約１５％の温度特性分とが含まれている。尚、
この温度特性分は、磁石９ａの温度特性分（約４．８
％）と、ホール素子９ｂの温度特性分（約９．６％）と
で構成されている。

【００３７】ところで、このような車高検出装置を用い
て、ショックアブソーバの伸縮長を検出する場合、同図
（Ａ）に示す出力波形を電子制御装置で２値化して、波
形の山または谷をカウントする必要がある。従って、車
高検出装置から出力される電圧波形の有効成分（同図
（Ａ）中、振幅ａ）が、電子制御装置で２値化できる幅
を有していることが要求される。

【００３８】一般に、センサの出力電圧を増幅して、実
用レベルにする際の増幅率限界は、１００倍程度とされ
ている。これは、１００倍を超える増幅率を用いる場
合、増幅後の出力波形の精度が著しく悪化するか、精度
維持のために高価なフィルタ等を要することになるから
である。

【００３９】つまり、センサ出力を電子制御装置で読み
取るための増幅率は、小さいほど検出精度およびコスト
上有利である。また従来、車載用センサとしてホール素
子の出力を３０倍に増幅して用いた実績がある。このた
め、本実施例装置においてはホール素子９ｂの出力の増
幅率を３０倍に設定している。

【００４０】ところで、本実施例装置を適用するシステ
ムの電子制御装置で、スレッシュレベルを判定するため
には、増幅後の有効振幅が１V 以上あることが必要であ
る。つまり、増幅前の有効振幅が、１V ／３０≒３３．
４mV以上、すなわちホール素子９ｂが検出する磁束の有
効成分が３３４Gs以上であることが要求される。

【００４１】上記したように、ホール素子９ｂが検出す
る磁束には、５０Gsの磁気ノイズと１５％の温度特性分
からなる無効成分が含まれている。このため、ホール素
子９ｂが検出すべき磁束の振幅ΔＢは、（３３４＋５
０）＊（１００／（１００−１５））＝４５７．６Gs以
上となる。そこで、本実施例においては、ΔＢを５００
Gs以上に設定している。

【００４２】図７は、本実施例装置の要部を詳細に表し
た図を示す。以下、同図に沿って、本実施例装置おける
ΔＢの大きさを説明する。尚、同図において、図１およ
び図２と同一の部分には同一の符号を付してその説明を
省略する。

【００４３】図７に示すように、ホール素子９ｂと、磁
気式スケール１０とのギャップは、ロッド４（Max
０．５mm）および油路１７（Max ０．５mm）の寸法か
ら、Max１．０mmとなることが判る。この場合、ホール
素子９ｂを磁石９ａに固定する、図示されないプリント
基板の厚さの制約から、磁石９ａと磁気式スケール１０
とのギャップはMax ２．０mmとなる。

【００４４】磁気式スケール１０は、幅１mmの磁性体１
０ａがステンレス等の非磁性体10ｂに、間隔３mmすなわ
ち４mmピッチで埋め込まれることにより構成されてい
る。また、磁石９ａは、ホール素子９ｂで検出される磁
束の最大値Φが、３．７kGs 以上となるものが用いられ
ている。

【００４５】まず、センサ部９が、同図に示すような位
置、すなわち、ホール素子９ｂが非磁性体１０ｂの中央
部に離間対向している場合のΔＢについて説明する。上
記したように、磁石９ａから磁気式スケール１０に向け
て発せられた磁力線は、ほぼ真っ直ぐに磁性体１０ａに
向かう。このため、ホール素子９ａを貫く磁力線は、ホ
ール素子９ａに対してθの入射角を有することになる。

【００４６】すなわち、この場合にホール素子９ａで検
出される磁界Ｂ₁は、ホール素子９ｂを貫く磁束の垂直
成分となり、Ｂ₁＝Φ＊sin θで表される。ここで、ta
n θ＝（ギャップ／（３／２））＝４／３であるか
ら、sin θ＝０．８となる。これより、Ｂ₁＝３．７kG
s ＊０．８＝２．９６kGs となる。

【００４７】次に、ホール素子９ｂが、磁気式スケール
１０の磁性体１０ａと離間対向している場合について考
えると、ホール素子９ｂが検出する磁束Ｂ₂は、ホール
素子９ｂが検出する磁束の最大値であるから、３、７kG
s となる。

【００４８】従って、本実施例装置におけるΔＢは、Ｂ
₁−Ｂ₂＝７４０Gsとなる。この値は、上記した電子制
御装置からの要求値である５００Gsより十分大きな値で
ある。従って、本実施例の車高検出装置によれば、ショ
ックアブソーバ１が伸縮する際に、十分読み取り可能な
電圧波形を電子制御装置に送信することができる。

【００４９】なお、上記の実施例装置においては、ホー
ル素子９ｂで検出する磁束の振幅ΔＢを、５００Gs以上
に設定しているが、これに限るものではなく、増幅によ
り安定した信号が得られる磁束が検出されればよい。例
えば、ΔＢを２００Gs以上に設定した場合でも、増幅率
を１００倍に設定することにより、ほぼ同様の効果が得
られる。

【００５０】図８は、本実施例装置の効果を説明するた
めの図を示す。同図（Ａ）は、本実施例装置のホール素
子９ｂが検出するΔＢと、ホール素子９ｂと磁気式スケ
ール１０とのギャップ（図７中ギャップ）との関係を
示す。尚、参考のために、上記図３に沿って説明した、
ヨーク１４を備えたホール素子１２が検出するΔＢを比
較例として示している。また、同図（Ｂ）は、上記実施
例のホール素子９ｂと、比較例のホール素子１２とが、
ギャップ（図７中ギャップ）１mmのときに検出する磁
束を示している。

【００５１】各図に示すように、本実施例装置のホール
素子９ｂが検出するΔＢは、比較例のホール素子１２が
検出する値に比べて著しく高い磁束を検出している。ま
た、同図（Ａ）から明らかなように、本実施例装置では
ΔＢ≧５００Gs（増幅率３０倍）の場合、ギャップを
１．３mmまで許容することができる。さらに、ΔＢ≧２
００Gs（増幅率１００倍）とすると、ギャップを２mm
にまで広げることができる。

【００５２】このように、本実施例の車高検出装置によ
れば、ショックアブソーバのロッド、すなわち車体に対
して固定される部位に、磁気読み取り部を内蔵した構成
としつつ、精度良く車高を検出することが可能となる。
このため、車高検出装置が組み込まれていないショック
アブソーバと外形寸法上差異がないことに加えて、車体
に対して固定された部位に配線を施す構造であるため、
従来の車高検出装置に比べて著しく搭載性に優れてい
る。

【００５３】図９は、本発明に係る車高検出装置の他の
実施例の構成図を示す。尚、同図において、図１および
図２と同一の部分には、同一の符号を付してその説明を
省略する。また、同図（Ａ）は平面図を、同図（Ｂ）は
正面断面図を示している。

【００５４】同図中、符号２０ａおよび２０ｂは、上記
実施例のホール素子９ａと同一構成のホール素子を示
す。これらのホール素子２０ａ、２０ｂは、ロッド４の
長手方向に、磁気式スケール１０のピッチの５／４倍の
ピッチ、すなわち５mmピッチで設けられている。

【００５５】このため、ホール素子２０ａの出力波形
と、ホール素子２０ｂの出力波形とは常に１／４ピッチ
ずれて出力される。従って、これらの出力を“ハイ”、
“ロー”で２値化した場合、そられの組み合わせにより
４つの状態が作りだせることになる。

【００５６】従って、本実施例の車高検出装置によれ
ば、磁気式スケール１０のピッチが４mmであるにもかか
わらず、その１／４ピッチ、すなわち１mm間隔で位置を
検出することができる。さらに、上記の４つの状態がど
のようなパターンで繰り出されるかを監視することによ
り、ロッド４が磁気式スケール１０に対して上に移動し
ているのか、下に移動しているのかを検知することがで
き、独立して移動方向検出部を設ける必要がない。

【００５７】また、本実施例装置は、ロッド４の中にセ
ンサ部だけでなく、ホール素子２０ａ、２０ｂの出力信
号を増幅する増幅回路をも内蔵している。このため、ホ
ール素子２０ａ、２０ｂは、磁石９ａとの間に介在する
プリント基板２１およびフレキシブル基盤２２を介し
て、プリント基板２３、２４と電気的に接続されてい
る。

【００５８】プリント基板２３、２４には、上記の増幅
回路を構成する素子が搭載されており、プリント基板２
３には、外部回路と電気的な接続を得るためのターミナ
ル２５が接合されている。このターミナル２５は、ロッ
ドの上端部から引き出される図示されないワイヤを介し
て、車体に搭載された電子制御装置と接続される。

【００５９】なお、これらの機能部分は、プリント基板
２３、２４の上下に配置されるサークリップ２６、２
７、およびプリント基板２１、２３、２４、等を固定す
る樹脂部２８で固定され、ロッド４の内部に安定して保
持される。

【００６０】このように、本実施例の車高検出装置によ
れば、ショックアブソーバの伸縮を検出するホール素子
や磁気式スケールに加えて、増幅回路までロッド４に内
蔵させることができる。このため、ショックアブソーバ
から車体に向けて送信される信号は、すでに増幅された
信号となる。

【００６１】従って、本実施例装置によれば、上記実施
例装置が有する効果に加えて、検出された信号が、ショ
ックアブソーバから車載の電子制御装置に送信される間
に、他の機器から発生する電磁波等のノイズに影響され
にくくなり、車高の検出精度が向上する。

【００６２】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、車体に対
して固定されているロッド内に、指向性感磁素子および
磁気発生手段を内蔵しているため、従来の車高検出装置
に比べて、車体への搭載性が著しく向上する。また、車
体と固定された部分に配線を施せばよいことから、配線
部分の摺動防止を施す必要がないうえに、信頼性が向上
するという特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車高検出装置の一実施例の構成図
である。

【図２】本発明に係る車高検出装置の一実施例を内蔵し
たショックアブソーバの構成図である。

【図３】本実施例装置の構成検討に用いた比較例の構成
図である。

【図４】本実施例装置の構成検討に用いた比較例におけ
る磁力線の状態を表す図である。

【図５】本実施例装置における磁力線の状態を表す図で
ある。

【図６】本実施例装置で検出される磁界の内訳を表す図
である。

【図７】本実施例装置ににおける磁力線の状態を表す図
である。

【図８】本実施例装置の効果を説明するための図であ
る。

【図９】本発明に係る車高検出装置の他の実施例の構成
図である。

【符号の説明】

１ショックアブソーバ２外筒３内筒４ロッド５オイル９センサ部９ａ磁石９ｂ、２０ａ、２０ｂホール素子１０磁気式スケール１０ａ磁性体１０ｂ非磁性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｈ 8203−2Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交互に配置された複数の磁性体と非磁性
体とからなり、シリンダの内壁に設けられた磁気式スケ
ールと、シリンダのロッドに設けられた磁気発生手段と、該磁気発生手段と一体的に可動し、前記磁気発生手段が
前記磁気式スケールに向けて発する磁束の垂直成分だけ
を検出する指向性感磁素子とを有し、車高に応じた、前記シリンダに対する前記ロッドの相対
移動を検出して、車高検出を行うことを特徴とする車高
検出装置。