(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車体側、車軸側のうち一方に設けられる超音波用の送・受信器と、車両の車体側、車軸側のうち他方に設けられて前記送信器からの超音波を前記受信器に反射させる反射面と、前記超音波の伝搬経路を径方向から包囲するように設けられる包囲部材とを備え、前記送信器の送信時点から受信器の受信信号があらかじめ定めた閾値以上になった時点までに要する超音波送受信時間に基づいて車高を検出する車高センサであって、前記包囲部材の内部空間における共鳴現象による前記送・受信器−超音波反射面間の距離に応じた超音波の受信レベル特性に基づく前記閾値を示す信号を発生する閾値発生手段を設けたことを特徴とする車高センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の懸架装置等に用いられる車高センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車高センサの一例として、先に本願出願人が特開平８−１７０６７７号で提案した車高センサがある。この車高センサは、車軸側に固定されるシリンダ側に超音波反射面を設け、シリンダに対して変位自在のピストンロッド側に前記超音波反射面に対面するように超音波送・受信器を設け、略筒状をなしてシリンダの一方側（上側）を覆うようにピストンロッド側に固定されたシェル（包囲部材）を設け、超音波送信器が超音波を送信してから超音波受信器の受信信号があらかじめ定めた所定の大きさの閾値以上になった時点までの時間（超音波送受信時間）を計測し、この計測データに基づいて、シリンダとピストンロッドとの相対ストローク、ひいては車高を検出するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した車高センサでは、超音波送・受信器と超音波反射面との間の超音波伝搬経路が筒状のシェルに包囲されており、シェル内部（以下、超音波経路空間という。）で、定在波が発生し超音波の共鳴現象を生じる。この共鳴現象により、例えば図７に示すように、超音波送・受信器−超音波反射面間の距離（ストローク）に応じて超音波の大きさ（超音波受信器の受信レベル）が波状（略sin 波状）に変化する特性（超音波の受信レベル特性）を持つことになる。なお、前記受信レベル特性は、シェル（包囲部材）の形状により決まるものである。
【０００４】
そして、図７中Ａ部、Ｂ部（送信波がシェル内壁の反射波等により弱められた部分）のように受信レベルが小さいストローク領域では、図８に示すように、超音波受信器が受信する信号（受信信号）が例えば実線Ｃから点線Ｄに示すように小さくなる。このため、超音波受信器の受信判定に用いられる閾値以上になるポイント（検出ポイント）が例えば点Ｅから点Ｆに示すように変化し、測定誤差（図８では超音波周波数の一周期分の誤差）を生じてしまう。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、包囲部材の内部空間に生じる超音波の共鳴現象に対処して超音波の信号を適切且つ確実に検出し測定誤差の少ない車高センサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、車両の車体側、車軸側のうち一方に設けられる超音波用の送・受信器と、車両の車体側、車軸側のうち他方に設けられて前記送信器からの超音波を前記受信器に反射させる反射面と、前記超音波の伝搬経路を径方向から包囲するように設けられる包囲部材とを備え、前記送信器の送信時点から受信器の受信信号があらかじめ定めた閾値以上になった時点までに要する超音波送受信時間に基づいて車高を検出する車高センサであって、前記包囲部材の内部空間における共鳴現象による前記送・受信器−超音波反射面間の距離に応じた超音波の受信レベル特性に基づく前記閾値を示す信号を発生する閾値発生手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態の運転制御方法を図１ないし図６に基づいて説明する。図１及び図２において、ショックアブソーバ１は、シリンダ２と、これを囲むようにしてこのシリンダ２を保持するシェルケース３とを有している。このシェルケース３は、車両の車軸側（図示省略）に固定されている。シリンダ２には、ピストン（図示省略）が摺動自在に収納されており、このピストンにはピストンロッド４が取り付けられている。ピストンロッド４は、シェルケース３の端部から外部に突出している。ピストンロッド４の端部には車体取付用アイ５が固着されている。ショックアブソーバ１は上述したように車体と車軸側との間に介装されており、車体の上下動に応じて伸縮する。
【０００８】
また、ピストンロッド４の端部には、治具６を介して筒状のダストカバー７が取り付けられている。ダストカバー７は、シェルケース３を覆うようにして車軸側に延びており、ピストンロッド４、シェルケース３を飛石などから保護するようにしている。前記治具６のダストカバー７内部側には、センサ取付用治具８がボルト９により取り付けられている。センサ取付用治具８には、超音波送・受信器１０，１１からなる超音波センサ１２が取り付けられている。前記シェルケース３の端部には、反射板１３（反射面）が取り付けられており、超音波送信器１０からの超音波を超音波受信器１１に反射させるようになっている。本実施の形態では、ダストカバー７が超音波の伝搬経路を包囲することになり、包囲部材を構成している。そして、本実施の形態は、このように包囲部材を備えていることから、前記段落「０００３」で説明したように、包囲部材（ダストカバー７）内部で定在波が発生し超音波の共鳴現象を生じ、この共鳴現象により、超音波送・受信器１０，１１−反射板１３（超音波反射面）間の距離（ストローク）に応じて超音波の大きさ（超音波受信器１１の受信レベル）が波状（略sin 波状）に変化する特性（超音波の受信レベル特性）を持つものになっている。
【０００９】
超音波送信器１０には、図３に示すように、駆動回路１４、送信タイミング発生回路１５がこの順に接続されている。送信タイミング発生回路１５は、計測タイミングを示す送信タイミングパルスＪを駆動回路１４、後述する伝搬時間計測回路１６、閾値信号発生回路１７に出力する。駆動回路１４は、送信タイミングパルスＪを入力する毎に超音波送信器１０から超音波（送信信号）Ｋを発生させる。なお、荷物の搭載及び凹凸路走行等によりショックアブソーバ１は伸縮し、車高が変化することになるが、この車高変化速度に比して、図５に示すように、計測周期（送信タイミングパルスＪを連続して送信する場合の２つの送信タイミングパルスＪ間の長さ。）は極めて短いものであり、凹凸路走行等により車高レベルが変化した際にもその車高値の検出を確実に行える。
【００１０】
超音波受信器１１には、超音波受信器１１が受信する信号（受信信号）Ｌを増幅して増幅受信信号Ｍとして出力する増幅回路１８、比較回路１９がこの順で接続されている。比較回路１９には、閾値信号発生回路１７が接続されている。
閾値信号発生回路１７は、試験によりあらかじめ求められた、図４に示すような超音波送・受信器１０，１１−反射板１３間の距離（ストローク）に応じた超音波の大きさ（超音波受信器１１の受信レベル）を示す特性（受信レベル特性）を格納している。さらに、閾値信号発生回路１７は、前記受信レベル特性と略同等パターンでその受信レベルに比して小さい値のパターン化された信号（閾値信号）Ｎを、送信タイミングパルスＪを入力した時点から所定時間（超音波の周波数に比して極めて短い時間。以下、閾値信号発生時間という。）毎に発生し、比較回路１９に出力する（閾値発生手段）。すなわち、閾値信号発生回路１７は、横軸をストローク量、縦軸を前記超音波の大きさに対応する電圧値として例えば図４のように示される閾値信号Ｎについて、その横軸（ストローク量）における、音速及び前記所定時間で定まる所定ストローク量に対応した部分毎に、発生し、これを比較回路１９に出力する。換言すれば、閾値信号発生回路１７は、包囲部材（ダストカバー７）の内部空間における共鳴現象による送・受信器１０，１１−反射板１３（超音波反射面）間の距離に応じた超音波の受信レベル特性に基づく閾値信号Ｎを発生するようにしている。ここで、閾値信号発生回路１７は閾値発生手段を構成している。
【００１１】
比較回路１９は、増幅回路１８を介して超音波受信器１１から送られる受信信号Ｌ（増幅受信信号Ｍ）と前記閾値信号Ｎの比較部分（後述する）とを閾値信号発生時間毎に比較し、増幅受信信号Ｍの大きさが閾値信号Ｎの所定部分の大きさに比して大きくなったとき、超音波検出信号Ｐを伝搬時間計測回路１６に出力する。
この場合、送信タイミングパルスＪ発生時点からの累積時間〔超音波送信器１０からの距離（ストローク）〕が大きくなるのに応じて、閾値信号Ｎのうち増幅受信信号Ｍと比較する対象となる部分（比較部分）は、図４中右側の部分をとるようになる。そして、超音波の伝搬距離は、超音波が反射板１３に対して往復することによりストロークの２倍となっていることにより、前記比較部分は、累積時間の１／２の時間に相当するストローク位置に対応した部分が閾値信号発生時間毎に選択される。このように比較部分を選択することにより、この閾値信号Ｎの比較部分（閾値）が、計測しようとするストロークの受信レベルに対応したものとなり、かつこの閾値信号Ｎの比較部分の大きさが受信レベルに比して小さい値になる。
例えば、車高（ストローク）がＡ部の領域のＡ0部分にあるとき、比較部分（閾値）としてＶAが用いられ、車高（ストローク）がＧ部の領域のＧ0 部分にあるとき比較部分（閾値）としてＶGが用いられ、また車高（ストローク）がＢ部の領域のＢ0部分にあるとき、比較部分（閾値）としてＶAが用いられる。
なお、この閾値信号発生時間毎の比較において、累積時間が、計測すべき超音波送・受信器１０，１１−反射板１３間距離の２倍の距離（超音波の往復分）を超音波が伝搬するのに要する時間〔ひいては当該時間に対応する距離（ストローク）〕に達するまでは、超音波受信器１１は超音波を受信しないが、ノイズがのるので、前記閾値信号Ｎはこのノイズに比して大きい値にしておき、ノイズを受信することにより、正規の超音波を受信したと誤って検出しないようにしている。
【００１２】
前記伝搬時間計測回路１６は、前記比較回路１９からの超音波検出信号Ｐを入力すると、最初の送信タイミングパルスＪ入力時点から超音波検出信号Ｐ入力時点までの時間を求め、この時間に対応した幅の時間パルス信号Ｑをｔ−Ｖ変換回路２０に出力する。
ｔ−Ｖ変換回路２０では、時間パルス信号Ｑの幅に応じた電圧を出力する。なお、この出力電圧により計測すべき距離（ストローク）、ひいては車高を求めることができる。
【００１３】
以上のように構成された車高センサでは、閾値信号発生回路１７が、図６に示すように送信タイミングパルスＪを入力すると、受信レベル特性と略同等パターンでその受信レベルに比して小さい値の信号（閾値信号Ｎ）を、閾値信号発生時間毎に発生する。そして、比較回路１９が、増幅受信信号Ｍと閾値信号Ｎの比較部分とを閾値信号発生時間毎に比較する。この際、超音波送信器１０で超音波が送信されてから超音波受信器１１に達するまでは、増幅受信信号Ｍの大きさは小さく（ノイズ分）、超音波検出信号Ｐは出力されない。超音波受信器１１に超音波が達する段階で、増幅受信信号Ｍと閾値信号Ｎ（比較部分）とが実質的に比較されることになる。そして、この段階での閾値信号Ｎの大きさは、計測すべき距離（ストローク）における受信レベルに比して大きさが小さい閾値信号Ｎ（比較部分）が用いられる。このため、計測すべき距離（ストローク）における受信レベルが例えば図４のＡ部またはＢ部であったとしても、検出ポイントの変化を招くことがなく、適切に超音波を受信したことを検出し、超音波受信信号Ｊを精度高いタイミングで出力し、計測精度を向上できることになる。
【００１４】
従来技術で受信信号Ｊをフィードバックして計測の安定化を図る装置があるが、これに比してフィードバックに要する時間が不要となり、その分、計測の迅速化を図ることができ、かつ、フィードバックのための回路が不要になることに伴い、回路構成が簡略化されてその分、故障率が低くなると共に装置の低廉化を図ることができる。
【００１５】
なお、上述した実施の形態では、反射面として別途反射板１３をシェルケース３に固定したものを設けたが、これに限らず、シェルケース３の端部を反射面として平坦に形成しても良い。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成された車高センサであるから、送信器の送信時点から受信器の受信信号があらかじめ定めた閾値以上になった時点までに要する超音波送受信時間に基づいて車高を検出する一方、閾値発生手段が前記包囲部材の内部空間における共鳴現象による前記送・受信器−超音波反射面間の距離に応じた超音波の受信レベル特性に基づく前記閾値を示す信号を発生するので、前記受信信号と比較される閾値が、計測しようとする部分における受信レベルに対応したもの、すなわち包囲部材の内部空間において生じる共鳴現象に対応したものとなる。このため、包囲部材の内部空間において生じる共鳴現象に適切に対処して受信信号を適切かつ確実に検出し、ひいては計測精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の車高センサを示す断面図である。
【図２】図１の車高センサの送・受信器の取付状態を示す図である。
【図３】図１の車高センサを模式的に示すブロック図である。
【図４】図１の車高センサの受信レベルと閾値信号との関係を示す図である。
【図５】車高レベル変化と計測周期との関係を模式的に示す図である。
【図６】図１の車高センサの作用を示すためのタイミング波形図である。
【図７】従来の車高センサの一例における受信レベルと閾値との関係を示す図である。
【図８】受信レベルが低いストローク領域における受信信号の低下を示す図である。
【符号の説明】
１０  超音波送信器
１１  超音波受信器
１３  反射板
１７  閾値信号発生回路（閾値発生手段）
【図１】
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【図２】
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【図８】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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