(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が枢支され、他端に印加される外力によって回動するレバーアームを有する機構部と、
前記レバーアームの回転変位量を検出する回転検出部と、
前記他端に印加される外力に平行な方向への前記機構部の直線変位量に対して線形な変位検出データを演算するための基準を示す基準値及び前記回転変位量に基づいて、前記機構部の直線的変位を線形的に検出する変位検出部と、
を備え、
前記変位検出部は、前記機構部が変位する可変範囲を複数の区間に分割し、当該区間毎に前記直線変位量に線形なセンサ出力を示す傾き及び切片を前記基準値として設定し、前記基準値の設定は、最初にニュートラル位置における直線変位量を検出して前記基準値を設定し、以降の前記基準値の設定は当該基準値を設定する区間に隣接する前記ニュートラル位置の側の区間の基準値に基づいて設定する変位センサ。
【請求項２】
前記変位検出部は、前記基準値を記憶する記憶部を備え、当該記憶部は、前記機構部の構造に応じて前記基準値を書換え可能に構成される請求項１に記載の変位センサ。
【請求項３】
前記基準値は、前記機構部が変位する可変範囲を分割する複数の区間に対してそれぞれ設定されると共に、それぞれの区間における線形性を定義するための傾き及び切片の情報を含むものである請求項１又は２に記載の変位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転型の検出部を用いて直線的な変位を検出する変位センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子制御式のエアサスペンションやヘッドライトの照射角調整装置などを制御するために、車両の車高の変位を検出する変位センサ（車高センサ）が用いられている。一般的に、このような車高センサは、車高センサ本体とリンクアームとを含んで構成される。車高センサ本体は、車両ボディに固定されている。車高センサ本体からは、鉛直平面内で回動する操作アームが延びている。操作アームは、ジョイントを介してリンクアームの上端側と接続される。リンクアームの下端側は、サスペンションアームに固着された接続部材に接続される。つまり、車高センサ本体は、操作アーム及びリンクアームを介して車両のサスペンションアームに接続されている。車高が変化すると、サスペンションアームが定常位置から上下方向に変位し、リンクアームを上下方向に変位させる。上述したように、操作アームは、垂直平面内で回転する状態で車高センサ本体とリンクアームとを接続している。リンクアームが上下方向に変位すると、操作アームは回動する。車高センサ本体は、この操作アームの回動を検出することにより、車高の変化を検出する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、車両に備えられたアクセルペダルやブレーキペダルなどのペダルストロークを検出するためにも、変位センサ（ペダルストロークセンサ）が用いられている。例えば、乗員の足元に設けられるブレーキペダルのペダルストロークを検出するペダルストロークセンサが知られている。ブレーキペダルからは、ペダルアームが延在している。このペダルアームは、車両の内壁に固定されたブレーキペダルブラケットに揺動可能に設けられる。ペダルアームは、ブレーキペダルブラケットに固定されたペダルストロークセンサのセンサレバーに係合している。センサレバーは、ペダルストロークセンサのロータに連動している。乗員がブレーキペダルを操作すると、ペダルアームが揺動し、センサレバーを介してペダルストロークセンサのロータを回動させる。ペダルストロークセンサは、この回動に応じて、ブレーキペダルの変位を検出する（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２４１８号公報（第１９−２０段落、図２等）
【特許文献２】特開２００５−１０６５７７号公報（第２４−３５段落、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの変位センサは、回動により変化する物理量に応じて変位を検出している。特に直線的な運動による変位を回動による変位に変換して検出する場合には、センサの直線性、即ち検出対象物の変位とセンサの検出結果との線形性が損なわれる、線形性を高めようとすれば、センサの回動半径を大きくして曲率を小さくする（０に近づける）ことが好ましい。しかし、センサの回動半径を大きくすると外周部で大きな変位が生じても、中心部では小さな角度の変位しか現れず、センサ感度が低下する。また、センサの回動半径を大きくすることは、リンク機構の構造を大きくすることにつながる。近年主流であるＦＦ車などでは、特に前輪周辺においてスペースの制約が大きく、センサの小型化が要望されている。上述したような、車高センサやペダルストロークセンサにおいても、当然小型であることが重要である。従って、センサの小型化に逆行する対応は好ましくない。
【０００６】
また、直線運動を回動に変換する場合、初期位置の調整も重要である。非線形の検出結果であっても、センサの出力を利用するＥＣＵ（electronic control unit）などで補正することは可能である。しかし、この場合は、実際の車両に取り付けた状態において初期位置を決定して補正するという調整作業を必要とする。従って、工数が増大し生産コストを増やす要因となる。
【０００７】
本願発明は、上記課題に鑑みて創案されたもので、回転型の検出部を用いて直線的な変位を検出する場合に、変位に対して高い線形性を有して当該変位を検出することが可能な変位センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る変位センサの特徴構成は、一端が枢支され、他端に印加される外力によって回動するレバーアームを有する機構部と、前記レバーアームの回転変位量を検出する回転検出部と、前記他端に印加される外力に平行な方向への前記機構部の直線変位量に対して線形な変位検出データを演算するための基準を示す基準値及び前記回転変位量に基づいて、前記機構部の直線的変位を線形的に検出する変位検出部と、を備え、前記変位検出部は、前記機構部が変位する可変範囲を複数の区間に分割し、当該区間毎に前記直線変位量に線形なセンサ出力を示す傾き及び切片を前記基準値として設定する点にある。
【０００９】
この特徴構成によれば、変位検出部において、回転検出部が検出した回転変位量及び基準値に基づいて、機構部の直線的変位が線形的に検出される。従って、機構部と回転検出部との幾何学的な位置関係に拘わらず、常に機構部の直線的変位に対して線形な変位検出結果を得ることができる。即ち、回転型の検出部を用いて直線的な変位を検出する場合に、変位に対して高い線形性を有して当該変位を検出することが可能な変位センサを提供することができる。
【００１０】
また、本発明に係る変位センサの特徴構成は、前記変位検出部が、前記基準値を記憶する記憶部を備え、当該記憶部が、前記機構部の構造に応じて前記基準値を書換え可能に構成されることを特徴とする。
【００１１】
回転検出部の回転変位量を検出する構造が同一であっても機構部の構造が変わると、機構部の直線的変位に対する変位センサの変位検出結果の線形性が保たれない場合がある。しかし、本特徴構成によれば、変位検出部に基準値を記憶する記憶部が備えられ、記憶部は機構部の構造に応じて基準値を書換え可能に構成される。従って、機構部の構造に拘わらず、機構部の直線的変位に対して線形な変位検出結果を得ることができる変位センサを提供することができる。
【００１２】
また、本発明に係る変位センサの特徴構成は、前記基準値が、前記機構部が変位する可変範囲を分割する複数の区間に対してそれぞれ設定されると共に、それぞれの区間における線形性を定義するための傾き及び切片の情報を含むものであることを特徴とする。
【００１３】
回転検出部により検出される回転変位量は、機構部の直線変位量に対して厳密には非線形である。しかし、機構部の直線変位量が少ない場合には、ほぼ線形とみなすことができる。本特徴構成によれば、機構部が変位する可変範囲が分割された複数の区間に対して、基準値が設定される。この基準値は、それぞれの区間における線形性を定義する傾きや切片の情報を含むものである。各区間における傾きが一定であれば、全区間を通じて同じ傾きを持つ直線となる。また、隣り合う各区間において直線が連続するように切片を与えれば、全区間を通して連続した１本の直線となる。その結果、回転型の検出部を用いて直線的な変位を検出する場合に、変位に対して高い線形性を有して当該変位を検出することが可能な変位センサを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、本発明の変位センサを、車両の車高の変位を検出する車高センサに適用した場合を例として説明する。図１は、本発明の変位センサの構成を模式的に示す側面図である。図２は、図１の変位センサを上方から見た構成を模式的に示す上面図である。本実施形態において、変位センサは、センサＡｓｓｙ３０の形態で提供される。センサＡｓｓｙ３０は、センサ本体１と、車両搭載用のブラケット２と、レバーＡｓｓｙ２０とを有しており、不図示の車両ボディとサスペンションアームとの間に設置される。
【００１５】
センサ本体１は、本発明の変位センサの中核を成す部位であり、ブラケット２を介して車両ボディに固定される。センサ本体１には、鉛直平面内で図２中の矢印Ｒ（角度±α）の方向に回動するレバーアーム４が接続されている。レバーアーム４は棒状の部材であり、その一端４ａが回動可能にセンサ本体１の後述する回転検出部に枢支されている。レバーアーム４の他端４ｂは、上部ボールジョイント５を介して、棒状の部材であるリンクアーム６の一端６ａに接続されている。リンクアーム６の他端６ｂは、下部ボールジョイント７を介して不図示のサスペンションアームに接続される。レバーアーム４、上部ボールジョイント５、リンクアーム６、下部ボールジョイント７は、レバーＡｓｓｙ２０（機構部）を構成する。
【００１６】
ここで、基準となる車高、即ち基準となる取り付け位置において、レバーアーム４の長軸とリンクアーム６の長軸とのなす角が９０度、リンクアーム６とサスペンションアームとのなす角が９０度であると好適である。この基準となる車高をニュートラル位置、あるいは中立位置と称する。また、リンクアーム６はサスペンションアームの回転中心から離れ、タイヤに近い位置に接続されると好適である。具体的には、サスペンションアームの１／２よりもタイヤ側であるとよい。リンクアーム６をタイヤに近い側に取り付けると、サスペンションストロークを大きく取ることができ、変位センサとしての分解能を向上させることができる。
【００１７】
車高が変動する際には、サスペンションアームが上下に変動する。この変動は、上下方向の変位となって、図２中の矢印Ｌの方向にリンクアーム６を変位させる。このリンクアーム６の変位は、上部ボールジョイント５を介してレバーアーム４の他端４ｂに伝達される。レバーアーム４の一端４ａは、シャフト４２を回動軸としてセンサ本体１に回動可能に枢支されている。従って、レバーアーム４は、この一端４ａを支点として回動する。レバーアーム４の他端４ｂはレバーアーム４を回動させる力点として機能する。
【００１８】
図３は、センサ本体１の構成を模式的に示す概念図である。図１及び図２に示すように、レバーアーム４の一端４ａに固定されたシャフト４２は、センサ本体１の内部へと延出している。シャフト４２の先端部、即ちセンサ本体１の内部に延出された先端部には、磁石４１が固定されている。従って、センサ本体１の内部に収容された磁石４１は、シャフト４２を介してレバーアーム４に固定され、レバーアーム４と共に回動する。
【００１９】
センサ本体１には、少なくとも２つのホール素子１ｘ、１ｙを有する回転検出部１１が備えられている。本実施形態では、センサ本体１の中核となるセンサＩＣ１０にホール素子１ｘ、１ｙが内蔵されている。ホール素子１ｘ、１ｙは、図３に示すように互いに直交する方向を持つ磁束Ｂｘ、Ｂｙに対して感度を有している。レバーアーム４に固定された磁石４１の回転に応じて、磁束Ｂｘ、Ｂｙの大きさが変化する。磁束Ｂｘ、Ｂｙは９０度位相がずれているため、磁束Ｂｘ及びＢｙに基づいて磁石４１の回転角度を検出することができる。具体的には、ホール素子１ｘ、１ｙは、磁束Ｂｘ、Ｂｙに応じた電圧Ｖｘ、Ｖｙを出力する。そして、センサＩＣ１０は、この電圧Ｖｘ、Ｖｙに基づいて、変位に応じたセンサ出力Ｖｒを出力する。
【００２０】
図４は、リンクアーム６の変位Ｌに応じたセンサ出力Ｖｒの一例を示す波形図である。図４におけるセンサ出力Ｖｒは、上述した電圧Ｖｘ、Ｖｙに基づいて演算された値であり、サインカーブ状の曲線Ｗである。横軸の中央部の変位０は、上述したニュートラル位置、あるいは中立位置である。図中の変位の範囲Ａは、サスペンションアームの変動幅、つまり、センサＡｓｓｙ３０が車両に取り付けられた際のリンクアーム６の変位Ｌの変動幅を示している。図２に示すように、リンクアーム６の変位は図示上下方向（矢印Ｌ）の直線的な変位であるが、ホール素子１ｘ、１ｙを用いて検出される変位はレバーアーム４の回動による曲線的な変位である。従って、図４に示すようにセンサＡｓｓｙ３０がニュートラル位置から離れて取り付けられるほど、センサ出力Ｖｒの直線性（線形性）が損なわれる。
【００２１】
センサＡｓｓｙ３０が、ニュートラル位置に設置されている場合には、センサ出力Ｖｒは、図４に示す変動域Ｎ０において変化する。この範囲では、図４に示すようにセンサ出力Ｖｒは、変位に対してほぼ直線的に変化する。つまり、センサ出力Ｖｒは、ニュートラル位置において波形Ｗに接する直線Ｇ０（ニュートラル位置における微分結果としての直線Ｇ０）にほぼ一致する緩やかな曲線である。
【００２２】
これに対し、センサＡｓｓｙ３０が、ニュートラル位置から上下にずれて設置された場合には、図４に示す変位の変動域Ｎ１やＮ２のように、センサ出力Ｖｒは、変位に対して非線形に変化する。また、変動域Ｎ１におけるセンサ出力Ｖｒの最大値と最小値とを結んで得られる直線Ｇ１も、変動域Ｎ１におけるセンサ出力Ｖｒの曲線と大きくずれている。つまり、変動域Ｎ１におけるセンサ出力の変化の度合いも、センサＡｓｓｙ３０が、ニュートラル位置に設置された場合とは異なっている。同様に、変動域Ｎ２におけるセンサ出力Ｖｒの最大値と最小値とを結んで得られる直線Ｇ２も、変動域Ｎ２におけるセンサ出力Ｖｒの曲線と大きくずれている。また、直線Ｇ１及びＧ２の傾きも、センサＡｓｓｙ３０がニュートラル位置に設置された場合のセンサ出力Ｖｒが近似される直線Ｇ０の傾きと大きくずれている。
【００２３】
このように、直線的な変位をレバーＡｓｓｙ２０を介して回動運動に変換し、その回動により直線的な変位を検出する構成では、レバーＡｓｓｙ２０の直線的変位に対するセンサ出力の線形性が、センサＡｓｓｙ３０の取り付け精度に依存する。これは、変位センサの精度にも影響する。本発明は、センサＡｓｓｙ３０の取り付け精度に依存することなく、変位センサの精度、つまり、線形性を保つことのできる変位センサを提供する。具体的には、本実施形態においては、センサＩＣ１０において、レバーＡｓｓｙ２０の変位に対して線形なセンサ出力Ｖｒを生成する。
【００２４】
図５は、センサＩＣ１０及びその周辺の機能部を模式的に示すブロック図である。センサＩＣ１０は、上述したようにホール素子１ｘ、１ｙを内蔵しており、それらの検出結果に基づいてレバーＡｓｓｙ２０の直線的変位を検出する変位検出部１２を備えている。本実施形態では、変位検出部１２の検出結果は、レバーＡｓｓｙ２０の直線的変位に対して線形な値として演算され、コネクタ３（図１参照）を介して出力される。出力された検出結果は、車両内のＥＣＵ（electronic control unit）が受け取り、エアサスペンション、ヘッドライトの照射角度調整などに利用される。図５中の治具５０については、後述する。
【００２５】
本実施形態において、変位検出部１２は、例えばマイクロコンピュータ、ＤＳＰ（digital signal processor）、その他の論理回路群などによって構成されており、デジタル演算される。ホール素子１ｘ、１ｙによる検出結果は、インピーダンス変換、差動増幅などのアナログ信号処理を行うアンプ１５を介して、Ａ／Ｄコンバータ１６によりデジタル変換される。デジタル変換された信号は、変位検出部１２に入力される。変位検出部１２は、レバーＡｓｓｙ２０の直線的変位に対して線形な直線変位量を、変位センサの検出結果として演算する。演算結果としてのセンサ出力Ｖｒは、Ｄ／Ａコンバータ１７を介してアナログ値に変換された後、ＥＣＵ４０に伝達される。または、通信Ｉ／Ｆ１８を介してデジタル値のまま、ＥＣＵ４０に伝達されてもよい。
【００２６】
図５に示すように、変位検出部１２は、演算部１３と記憶部１４とを有している。記憶部１４には、ホール素子１ｘ、１ｙにより検出された回転変位量から直線変位量を演算するための基準を示す基準値が記憶されている。演算部１３は、ホール素子１ｘ、１ｙにより検出された回転変位量と、記憶部１４に記憶された基準値とに基づいて、直線変位量を演算する。記憶部１４は、書換え可能且つ不揮発性のメモリ、例えばＥ2ＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどにより構成されると好適である。
【００２７】
図４に基づいて上述したように、回転検出部１１（ホール素子１ｘ、１ｙ）により検出される回転に基づくレバーＡｓｓｙ２０の回転変位量と、レバーＡｓｓｙ２０の直線変位量とは非線形である。変位検出部１２が、回転変位量にのみ基づいてレバーＡｓｓｙ２０の直線変位量を示す変位検出結果（センサ出力Ｖｒ）を演算すると、その変位検出結果はレバーＡｓｓｙ２０の直線変位量に対して非線形となる（図４の曲線Ｗ参照。）。これに対し、変位検出部１２は、回転変位量と、記憶部１４に記憶された基準値とに基づいて、センサ出力ＶｒがレバーＡｓｓｙ２０の直線変位量に対して線形となるように演算する（図６の直線Ｇ０参照。）。
【００２８】
記憶部１４に記憶される基準値は、以下のようにして設定される。図５において治具５０は、センサＩＣ１０の記憶部１４に基準値を設定するために用いられる治具である。この治具５０には、車両に対する理想的な取り付け状態でセンサＡｓｓｙ３０を取り付けることが可能である。記憶部１４への基準値の設定に際して、センサＡｓｓｙ３０は、レバーアーム４の長軸とリンクアーム６の長軸とのなす角が９０度、リンクアーム６とサスペンションアームとのなす角が９０度で治具５０に取り付けられる。治具５０にはリニアセンサ５２及びアクチュエータ５３が備えられており、センサＡｓｓｙ３０のレバーＡｓｓｙ２０の変位を計測しながら、レバーＡｓｓｙ２０を変位させる。
【００２９】
また、治具５０の制御部５１は、通信Ｉ／Ｆ１８を介して、変位検出部１２の演算部１３にレバーＡｓｓｙ２０の直線変位量を伝達すると共に、基準値設定の指示を与える。この指示を受けた演算部１３は、伝達された直線変位量と、回転検出部１１が検出した回転変位量とに基づいて基準値を演算し、記憶部１４に記録する。尚、記憶部１４に記憶された基準値は、通信Ｉ／Ｆ１８を介して治具に転送することも可能である。
【００３０】
上記においては、変位検出部１２において基準値を演算する場合を例として説明したが、通信Ｉ／Ｆ１８を介して治具５０が回転変位量を受け取り、治具５０の制御部５１において基準値を演算してもよい。この場合には、治具５０から通信Ｉ／Ｆ１８を介して変位検出部１２に伝達された基準値が、記憶部１４に記憶される。
【００３１】
センサＡｓｓｙ３０の生産上の公差が充分に管理されていれば、量産されたセンサＡｓｓｙ３０の特性、例えばセンサＩＣ１０の特性やレバーＡｓｓｙ２０の特性は同様のものとなる。従って、各センサＡｓｓｙ３０に対して個々に基準値を設定するための上述したような処理（キャリブレーション）を実施することなく、共通の基準値を記憶部１４に記憶させるだけで充分である。つまり、予め、センサＩＣ１０の量産時、あるいはセンサＡｓｓｙ３０の量産時に記憶部１４に基準値を書き込んでおくことができる。
【００３２】
以下、キャリブレーションの具体的な手順について説明する。本実施形態においては、基準値は、レバーＡｓｓｙ２０が変位する可変範囲を分割する複数の区間に対してそれぞれ設定される。本実施形態では、図６に示すように、１１の区間Ｚ１２、・・・、Ｚｂｃに対して設定される場合を例示している。図４に基づいて説明したように、ニュートラル位置の近傍においては、回転変位量と直線変位量とはほぼ線形である。図６に示す例では、ニュートラル位置は、区間Ｚ６７の中央である。区間Ｚ６７の前後２つずつの区間Ｚ４５、Ｚ５６、Ｚ７８、Ｚ８９では、回転変位量と直線変位量とがほぼ線形であり、ほぼ直線Ｇ０に一致する。
【００３３】
一方、変位がニュートラル位置から遠い区間Ｚ１２、Ｚ２３、Ｚ３４、Ｚ９ａ、Ｚａｂ、Ｚｂｃでは、当該区間の回転変位量と直線変位量とが非線形であり、直線Ｇ０にも一致しない。基準値は、これらの区間においても、回転変位量と直線変位量とがほぼ線形であり、且つ直線Ｇ０に一致するように、回転検出部１１の検出結果を用いてセンサ出力Ｖｒを演算可能な値として定められる。
【００３４】
始めに、治具５０に対してセンサＡｓｓｙ３０がニュートラル位置に取り付けられる。治具５０には、リニアセンサ５２が備えられており、ニュートラル位置におけるセンサＡｓｓｙ３０の直線変位量を０として、レバーＡｓｓｙ２０の直線変位量を計測する。この直線変位量は、図２に於ける矢印Ｌ方向の変位量である。本実施形態では、力点であるレバーアーム４の他端４ｂを上下方向に動かす元であるリンクアーム６の他端６ｂの直線変位量が計測される。この直線変位量は、車両に取り付けられた際のサスペンションアームの上下方向の直線変位量である。
【００３５】
センサＡｓｓｙ３０がニュートラル位置に取り付けられると、治具５０の制御部５１は、アクチュエータ５３を介してレバーＡｓｓｙ２０を図６に示すＳ７まで変位させる。センサＩＣ１０の演算部１３は、回転検出部１１の検出結果に基づいてセンサ出力Ｖｒ（＝Ｃ７）を演算する。ここでは、上述したように回転変位量と直線変位量とが良好に一致するので、回転検出部１１の検出結果に基づいて演算されるセンサ出力Ｖｒ（＝Ｃ７）は、直線変位量に線形なセンサ出力Ｖｒ（＝Ｍ７）と良好に一致する値とみなされる。
【００３６】
次に、治具５０は、センサＡｓｓｙ３０を図６に示すＳ６まで変位させる。センサＩＣ１０の演算部１３は、回転検出部１１の検出結果に基づいてセンサ出力Ｖｒ（＝Ｃ６）を演算する。ここでは、上述したように回転変位量と直線変位量とが良好に一致するので、回転検出部１１の検出結果に基づいて演算されるセンサ出力Ｖｒ（＝Ｃ６）は、直線変位量に線形なセンサ出力Ｖｒ（＝Ｍ６）と良好に一致する値とみなされる。
【００３７】
上述したように、区間Ｚ６７においては、つまり、センサ出力Ｖｒ＝Ｃ６と、センサ出力Ｖｒ＝Ｃ７との間においては、回転変位量と直線変位量とはほぼ線形と見ることができる。また、Ｃ６＝Ｍ６、Ｃ７＝Ｍ７とみなしているので、Ｃ６とＣ７とを結んで得られる直線は、Ｍ６とＭ７とを結んで得られる直線Ｇ０とみなすことができる。つまり、Ｃ６とＣ７とを結んで得られる直線により、線形なセンサ出力Ｖｒ＝Ｇ０の傾きが計算できる。
【００３８】
このようにして、直線変位量に線形なセンサ出力Ｖｒを示す直線Ｇ０の傾き、及び切片が基準値として設定される。
【００３９】
ニュートラル位置での基準値が設定されると、次に、ニュートラル位置の近傍から、周辺へと順次キャリブレーションを実施する。つまり、区間Ｚ５６、Ｚ７８に対して、各区間の両端の変位におけるセンサ出力Ｖｒの値（Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８：切片）、及び各区間におけるセンサ出力Ｖｒの傾きが設定される。ここで、センサ出力Ｖｒの値Ｍ６及びＭ７は、区間Ｚ６７において設定された値と同値である。また、センサ出力Ｖｒの傾きも、直線Ｇ０に一致する同一の値である。区間Ｚ５６及びＺ７８における傾きが直線Ｇ０と一致しない場合には、センサ出力Ｍ５及びＭ８を調整することによって傾きを一致させる。この調整方法については後述する区間Ｚ１２などの調整と同様である。具体的な調整方法については、直線Ｇ０との隔たりが大きい場合を例とした方が理解が容易であるので、以下、区間Ｚ１２における調整方法を代表例として説明する。
【００４０】
ニュートラル位置から周辺へとキャリブレーションを進めていくと、回転変位量と直線変位量との線形性が損なわれていく。ここで、図７に基づいて、図６中において最も周辺部の区間Ｚ１２のセンサ出力Ｖｒを演算するための基準値を設定する場合の例について説明する。
【００４１】
上述したようにニュートラル位置の近傍から周辺に向かって順次基準値を設定していくので、区間Ｚ１２について調整する際には、区間Ｚ２３の調整は完了し、変位Ｓ２におけるセンサ出力Ｖｒの値Ｍ２に対する基準値は設定されている。つまり、変位検出部１２において、回転変位量にのみ基づいて演算される場合にはＣ２となるセンサ出力Ｖｒが、直線変位量に対して線形となるＭ２として演算されるための基準値が設定されている。従って、区間Ｚ２３に対しては、センサ出力Ｖｒの値Ｍ２に連続し、直線Ｇ０と同様の傾きを持つ直線変位量としてのセンサ出力が、変位検出部１２において演算可能な基準値が設定される。
【００４２】
図８は、区間Ｚ１２の部分拡大図である。区間Ｚ１２において、回転変位量にのみ基づいて演算されるセンサ出力Ｖｒ（曲線Ｗ）も、局所的には直線Ｇ’と見ることができる。この直線Ｇ’（≒Ｗ）は、変位をｕ、傾きをａ’、接片をｂとして、下記式(1)で表される。
【００４３】
Ｇ’＝  ａ’ｕ  ＋  ｂ          ・・・(1)
【００４４】
一方、区間Ｚ１２における直線Ｇ０は、変位をｕ、傾きをａ、接片をｄ（＝ｂ＋ｃ）として、下記式(2)で表される。
【００４５】
Ｇ０＝  ａｕ  ＋  ｄ
＝  ａｕ  ＋  ｂ  ＋  ｃ  ・・・(2)
【００４６】
上記式(1)、式(2) 及び図８より、直線Ｇ’を直線Ｇ０に変換すれば、区間Ｚ１２においても線形なセンサ出力を得ることができることがわかる。直線（一次式）の変換については、周知であるので詳細な説明は省略する。尚、式(2)及び図８では、変位Ｓ１における切片の差ｃを利用しているが、変位Ｓ２における切片の差を利用してもよい。
【００４７】
上述したように、各区間における直線を定義するための種々の情報が基準値として設定され、記憶部１４に格納される。例えば区間の端部における曲線Ｗの値（Ｃ１〜Ｃ１２）と直線Ｇ０の値（Ｍ１〜Ｍ１２）との関係を示すパラメータは、基準値の１つである。また、各区間の端部を結んだ直線の傾きを直線Ｇ０の傾きに変換するパラメータも基準値の１つである。また、各区間の端部を結んだ直線の傾きが直線Ｇ０の傾きに変換された後、直線Ｇ０に一致するように平行移動させる切片パラメータも基準値の１つである。このように各区間における線形性を定義するための傾き及び切片の情報が、記憶部１４に格納される。
【００４８】
上記実施形態においては、各区間の間隔が等しい場合を例示したが、各区間の間隔は等しくなくてよい。ニュートラル位置近傍では間隔を広く取り、周辺部で間隔を狭くするなど、適宜変更可能である。
【００４９】
以上説明したように、センサＩＣ１０の変位検出部１２は、記憶部１４に格納された基準値と、回転検出部１１により検出された回転変位量とに基づいて、直線変位量に対して線形応答するセンサ出力Ｖｒを演算し、出力することができる。その結果、センサＡｓｓｙ３０の取り付け精度に拘わらず、レバーＡｓｓｙ２０の可変範囲内において常に線形応答する変位センサを得ることができる。
【００５０】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態として、上述の車高センサとしてのセンサＡｓｓｙ３０を、車両の前照灯の光軸を調整する車両用前照灯光軸調整装置に適用した例を説明する。
この車両用前照灯光軸調整装置は、図９に示すように、前照灯６０、アクチュエータ６１、車高センサとしてのセンサＡｓｓｙ３０、及びＥＣＵ６２を備える。前照灯６０は、車両前部の左右両側に設けられる。アクチュエータ６１は、前照灯６０に備えられた反射板６０ａを駆動してその角度を変化させることで光軸を変化させる。センサＡｓｓｙ３０は、車両の前輪における車両ボディとサスペンションアームとの間及び後輪における車両ボディとサスペンションアームとの間の少なくとも何れか一方に設けられ、サスペンションアームの上下変動を車高の変化に応じたセンサ出力値として出力する。
【００５１】
ＥＣＵ６２は、演算部６３と制御部６４とを備え、センサＡｓｓｙ３０の出力値に基づいてアクチュエータ６１の動作を制御する。図９に示すように、ＥＣＵ６２には、センサＡｓｓｙ３０からのセンサ出力が入力される。ＥＣＵ６２に備えた演算部６３は、前輪側及び後輪側のうち一方にしかセンサＡｓｓｙ３０が配設されていない場合には、演算部６３は他方との関係を推定して車両の傾きを演算し、前輪側及び後輪側の両方にセンサＡｓｓｙ３０が配設される場合には、夫々のセンサＡｓｓｙ３０からのセンサ出力値の差（車高差）から車両の傾きを演算する。演算部制御部６４は演算された車両の傾きに基づいて、アクチュエータ６１への通電を制御して、車両の傾きを打ち消すように、反射板６０ａを動作させて前照灯６０の光軸を調整する。つまり、例えば、車両が前傾姿勢の場合には、光軸を上向きに動作させる。一方、車両が後傾姿勢の場合には、光軸を下向きに動作させる。このように、車両の走行面に対する光角度を一定に保って、一定の照射距離を確保するとともに、対向車の乗員がまぶしさを感じることを防止する。
【００５２】
上述のように、このセンサＡｓｓｙ３０では、レバーアーム４、リンクアーム６などの部材を介して、サスペンションアームの上下動による変位Ｌが磁石４１の回転角度αに変換される。このため、これらの部材に寸法誤差があると、サスペンションアームの変位Ｌに対応した磁石４１の回転角度αが得られず、サスペンションアームの変位Ｌに対応したセンサ出力が得られない。このため、正確な車高を得ることができず、的確に前照灯６０の光軸を調整できない場合が生じる。そこで、例えば、車両へのセンサＡｓｓｙ３０の組付けに際して、運転席に乗員を一人乗せた場合の車高である標準車高など、車両を所定の車高にしておき、その状態で、センサＡｓｓｙ３０のセンサ出力が前記所定の車高に対応した出力となるよう、レバーアーム４及びリンクアーム６の相対位置関係を調整しつつ、センサＡｓｓｙ３０を車両に取付けていた。
【００５３】
しかしながら、このようにセンサ出力を調整したとしても、前記所定の車高の近傍では、車高に対応したセンサ出力が得られるものの、前記所定の車高から離れると、車高に対応したセンサ出力が得られない場合があった。車高は乗員の乗車人数や荷物の搭載状況等によって異なるので、これらの状況によっては、正確な車高を得ることができず、的確に前照灯６０の光軸を調整できない場合が生じる場合があった。
【００５４】
また、上述したように、この種のセンサＡｓｓｙ３０は、図４に示すように、サスペンションアームの変位に応じたセンサ出力は、サインカーブ状の曲線Ｗとなる。このため、センサＡｓｓｙ３０が、ニュートラル位置に設置されている場合には、センサ出力Ｖｒは、図４に示す変動域Ｎ０において変化する。この範囲では、図４に示すようにセンサ出力Ｖｒは、変位に対してほぼ直線的に変化する。これに対し、センサＡｓｓｙ３０が、ニュートラル位置からずれて設置された場合には、図４に示す変位の変動域Ｎ１やＮ２のように、センサ出力Ｖｒは、変位に対して非線形に変化する。従って、通常は、センサＡｓｓｙ３０を車両に対してニュートラル位置にて取り付け、センサ出力Ｖｒが変位に対してほぼ直線的に変化する変動域Ｎ０において、直線Ｇ０により変位を得る。しかしながら、センサＡｓｓｙ３０の取り付け誤差のために、例えば、変動域Ｎ１やＮ２などセンサ出力の直線性がない領域においてサスペンションアームの変位を求めることになり、センサ出力がサスペンションアームの変位に対応したものにならない場合がある。この他、センサＡｓｓｙ３０の各部材の寸法に誤差がない場合であっても、上述の所定車高から離れた車高では、正確な車高を得ることができず、的確に前照灯６０の光軸を調整できない場合がある。
【００５５】
そこで、本実施形態に係る車両用前照灯光軸調整装置では、図５に示すように、センサＡｓｓｙ３０として、上述の第１実施形態で説明した治具５０を用いて変位とセンサ出力との関係が線形になるようにキャリブレーションされたセンサＡｓｓｙ３０を備える。センサＡｓｓｙ３０の各部材に寸法誤差がある場合であっても、個々のセンサＡｓｓｙ３０ごとに治具５０に備えたリニアセンサ５２により、実際のリンクアーム６の変位に基づいてキャリブレーションを行うことにより、誤差を吸収することができる。また、上述のキャリブレーションを行うことにより、サスペンションアームの変位に応じたセンサ出力は直線Ｇ０となる。
【００５６】
従って、センサＡｓｓｙ３０の各部の寸法に誤差若しくはセンサＡｓｓｙ３０の取付時に車高のばらつきがあっても、車両の車高に拘わらず、サスペンションアームの変位に対応したセンサ出力を得ることができる。従って、センサ出力は直線Ｇ０となっているので正確な車高変化を得ることができ、的確に前照灯６０の光軸を調整することができる。
【００５７】
なお、第１実施形態で述べたように、センサＡｓｓｙ３０の各部材に寸法誤差がない場合には、センサＡｓｓｙ３０ごとにキャリブレーションを行うのではなく、予めキャリブレーションにより求めておいた基準値を、センサＡｓｓｙ３０の量産時に記憶部１４（図５を参照）に記憶させてもよい。
【００５８】
〔第３実施形態〕
上述した第１実施形態及び第２実施形態においては、変位センサを車両の車高の変位を検出する車高センサに適用した場合を例として説明した。しかし、本発明に係る変位センサは、車高センサに限らず、種々のセンサとして適用することが可能である。本第３実施形態では、本発明の変位センサをアクセルペダルやブレーキペダルなどのペダルストロークセンサに適用する場合の例を示す。
【００５９】
図１０は、ペダルストロークセンサ３０Ａ（３０）の構成を模式的に示す側面図である。ペダルストロークセンサ３０Ａ（３０）は、図１０に示すように、ブレーキペダル４Ｂの可動位置を電気信号に変換して出力することができる変位センサとして車両用ブレーキ装置に備えられている。車両用ブレーキ装置は、車両の室内において、搭乗者の足元に設けられている。その足元にはブレーキペダル４Ｂが設けられており、ブレーキペダル４Ｂにはペダルアーム４Ａが延在している。ペダルアーム４Ａは、ブレーキペダルブラケット７２又は、ブレーキペダルブラケット７２に固定されたセンサ本体１Ａ（１）に回動可能に枢支されている。ブレーキペダルブラケット７２は車両の内壁７０に固定されている。ペダルアーム４Ａは、第１実施形態のレバーアーム４に相当する。また、ペダルアーム４Ａとブレーキペダル４Ｂとは、第１実施形態のレバーＡｓｓｙ２０（機構部）に相当する。
【００６０】
センサ本体１Ａは、ペダルストロークセンサ３０Ａの中核を成す部位である。その構成は、図３及び図５に基づいて説明した第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。本実施形態では、センサ本体１Ａに、鉛直平面内で図１０中の矢印Ｒ１の方向に回動するペダルアーム４Ａが枢支されている。第１実施形態のレバーアーム４と同様に、ペダルアーム４Ａには不図示のシャフトが固定され、当該シャフトはセンサ本体１Ａの内部へと延出されている。当該シャフトの先端部には、第１実施形態のシャフト４２と同様に磁石４１が固定されている。従って、磁石４１は不図示のシャフトを介してペダルアーム４Ａに固定され、ペダルアーム４Ａと共に回動する。
【００６１】
センサ本体１Ａには、少なくとも２つのホール素子１ｘ、１ｙを有する回転検出部１１が備えられている。ブレーキペダル４Ｂが踏み込まれ、ペダルアーム４Ａが矢印Ｒ１方向に回動すると、その回転変位量がセンサ本体１Ａの回転検出部１１により検出される。センサ本体１Ａの変位検出部１２は、上述したように回転検出部１１の検出結果と基準値とに基づいて、ブレーキペダル４Ｂの直線変位量に線形なセンサ出力Ｖｒを演算する。
【００６２】
このセンサＡｓｓｙ３０Ａをペダルストロークセンサに適応した治具５０に設置して、第１実施形態と同様の調整を行うことにより、基準値を設定することができる。その結果、ブレーキペダル４ｂ直線変位量に対して線形性の高いブレーキストロークセンサを得ることができる。
【００６３】
〔第４実施形態〕
尚、第３実施形態では、センサ本体１Ａに、ペダルアーム４Ａが枢支されている場合を例として説明した。しかし、図１１に示すように、ペダルアーム４Ａがブレーキペダルブラケット７２に枢支され、ペダルアーム４Ａとセンサ本体１Ａとがリンクアーム６Ｃ及びレバーアーム４Ｃを介して接続される構成であってもよい。つまり、レバーアーム４Ｃの一端がセンサ本体１Ａに枢支され、レバーアーム４Ｃの回転変位量を回転検出部１１が検出する構成であってもよい。この場合、レバーアーム４Ｃが、第１実施形態におけるレバーアーム４に相当する。また、レバーアーム４Ｃ及びリンクアーム６Ｃは、第１実施形態におけるレバーＡｓｓｙ２０（機構部）に相当する。
【００６４】
以上、説明したように、本発明によって、回転型の検出部を用いて直線的な変位を検出する場合に、変位に対して高い線形性を有して当該変位を検出することが可能な変位センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の変位センサの第１実施形態の構成を模式的に示す側面図
【図２】図１の変位センサを上方から見た構成を模式的に示す上面図
【図３】センサ本体の構成を模式的に示す概念図
【図４】変位に対して非線形なセンサ出力の一例を示す波形図
【図５】センサＩＣ及びその周辺の機能部を模式的に示すブロック図
【図６】変位に対して線形なセンサ出力の一例を示す波形図
【図７】変位に対して線形なセンサ出力を演算する手順を示す説明図
【図８】図７の部分拡大図
【図９】本発明の変位センサの第２実施形態の構成を模式的に示す側面図
【図１０】本発明の変位センサの第３実施形態の構成を模式的に示す側面図
【図１１】本発明の変位センサの第４実施形態の構成を模式的に示す側面図
【符号の説明】
【００６６】
１ｘ、１ｙ：ホール素子（回転検出部）
４：レバーアーム（機構部）
１１：回転検出部
１２：変位検出部
１４：記憶部
１５：アンプ（回転検出部）
２０：レバーＡｓｓｙ（機構部）
３０：センサＡｓｓｙ（変位センサ）
【図１】
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【図２】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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