相対変位測定センサーが設けられたダンパー
【課題】 相対変位測定センサーが設けられたダンパーを提供する。
【解決手段】内部に中空部を有するシリンダー１１と、シリンダーの上部から挿入され、表面に多数の凹部と多数の凸部が交代に形成されたグルーブパターンを有するピストンロッド１３と、ピストンロッドの端部に連結されてシリンダーの内部で往復運動を行い、上下に貫通された流体通過孔を有するピストンバルブ１２と、シリンダーの上端を密閉しながらピストンロッドの直線運動をガイドし、一側に貫通孔を有するロッドガイド１４と、ロッドガイドに結合し、ピストンロッドが移動するとき発生する磁場の変化を用いてピストンロッドの動きを非接触式に感知するセンサーモジュール１００とを含むダンパー１０に関するものである。
【解決手段】内部に中空部を有するシリンダー１１と、シリンダーの上部から挿入され、表面に多数の凹部と多数の凸部が交代に形成されたグルーブパターンを有するピストンロッド１３と、ピストンロッドの端部に連結されてシリンダーの内部で往復運動を行い、上下に貫通された流体通過孔を有するピストンバルブ１２と、シリンダーの上端を密閉しながらピストンロッドの直線運動をガイドし、一側に貫通孔を有するロッドガイド１４と、ロッドガイドに結合し、ピストンロッドが移動するとき発生する磁場の変化を用いてピストンロッドの動きを非接触式に感知するセンサーモジュール１００とを含むダンパー１０に関するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダンパーに係り、より詳しくは、ピストンロッドの動きを感知できるセンサーを設けたダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の車輪と車体との間には乗車感を向上させるための懸架装置がが設けられるが、このような懸架装置は路面の振動や衝撃を吸収できるシャーシスプリングと乗車感を向上させるために前記シャーシスプリングの自由振動を減衰するダンパーを含む。
【０００３】
ダンパーは、上下運動のエネルギーを熱エネルギーに転換させてシャーシスプリングの自由振動を吸収することと同時にこれを迅速に減衰させる役割を果たす。
【０００４】
最近は、センサーを用いて車体の状態を感知した後にその感知結果をフィードバックしてダンパーの減衰力を電磁的に制御する能動制御型懸架装置が高級車両を中心に多く使用されている。
【０００５】
ダンパーの減衰力を電磁的に制御する方式には、色々があるが、一般にはシリンダー内で往復運動するピストンバルブに流体通過孔を形成し、前記流体通過孔を通過する流体の挙動を調節する方式が使用される。
【０００６】
流体通過孔を通じた流体の挙動を調節する方法には、スプリングを用いて流体通過孔の断面積を調節する方法と、シリンダー内部に電気粘性（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）流体や磁気粘性（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）流体を充填した後にこれら流体の電気的又は磁気的性質を用いて流体の流動抵抗を調節する方法がある。
【０００７】
一方、ダンパーの減衰力を電磁的に制御するためには、車体の状態を正確に感知することが先行されなければならなく、従ってこのためのセンサーを設置しなければならない。
【０００８】
現在商用化された能動制御式懸架装置では、車体の状態を判断するためにダンパーと別途に車体と車軸（又は車輪）との間にリンク型センサーを設けて路面の振動や衝撃の程度を感知し、その感知結果を用いてダンパーの動作を間接的に制御している。
【０００９】
ところで、車両の下部に一端は車体に結合し、他端は車軸（又は車輪）に結合するリンク型センサーを別途に設置するためには相当な空間が要求され、これは設計上の大きい負担として作用する。
【００１０】
従って、このような問題を解決するためにダンパーの挙動を直接的に感知できる小型センサーの必要性が大きくなっているが、いまだに振動と衝撃に常に露出されている自動車用ダンパーに長時間使用できる程度で安定性と耐久性に優れたセンサーが開発できない実情である。
【００１１】
例えば、一般にアクチュエーターの制御のために使用される接触式センサー（例えば、ポテンシャルメートル）はピストンロッドやピストンバルブと接した状態でその移動状態を感知するので摩擦によってセンサーが損傷される場合が多く、相対的に製品寿命が短いという問題点がある。
【００１２】
また、光学式センサーは衝撃に弱いだけではなく、異物質によって光が遮断されれば使用できない問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする技術的課題は、耐久性に優れたセンサーモジュールをダンパーに直接設けてダンパーの挙動を直接的に正確に感知し、その感知結果に基づいて減衰力をより精密に制御できるダンパーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は前述した課題を解決するために、内部に中空部を有するシリンダー；前記シリンダーの上部から挿入され、表面に多数の凹部と多数の凸部が交代に形成されたグルーブパターンを有するピストンロッド；前記ピストンロッドの端部に連結されて前記シリンダーの内部で往復運動を行い、上下に貫通された流体通過孔を有するピストンバルブ；前記シリンダーの上端を密閉しながら前記ピストンロッドの直線運動をガイドするロッドガイド；前記ロッドガイドに結合し、前記ピストンロッドが移動するとき発生する磁場の変化を用いて前記ピストンロッドの動きを非接触式に感知するセンサーモジュール；とを含むダンパーを提供する。
【００１５】
前記ピストンロッドの前記グルーブパターンは、前記ピストンロッドの移動方向について実質的に垂直方向に形成されることを特徴とすることができる。
【００１６】
前記ピストンロッドの表面には前記グルーブパターンを平坦にカバーするために非磁性物質として鍍金層が形成されることを特徴とすることができる。
【００１７】
前記シリンダーの内部には、磁気粘性流体が充填され、前記ピストンバルブの内部には前記流体通過孔を通じた前記磁気粘性流体の流動を制御するためのソレノイドコイルが設けられることを特徴とすることができる。
【００１８】
前記ロッドガイドの側部には、前記センサーモジュールを結合するための貫通孔が形成されることを特徴とすることができる。
【００１９】
一方、前記センサーモジュールは、磁場を発生させる磁石；前記磁石と前記ピストンロッドの間に位置し、磁場の変化を感知して電気的信号を出力する巨大磁気抵抗（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ＧＭＲ）センサー；前記巨大磁気抵抗センサーの出力信号を処理して矩形波を出力する信号処理部；前記磁石、前記巨大磁気抵抗センサー；及び前記信号処理部を支持するハウジング；とを含むことを特徴とすることができる。
【００２０】
前記ＧＭＲセンサーは、第１の抵抗素子及び第２の抵抗素子の直列連結対と第３の抵抗素子及び第４の抵抗素子の直列連結対が互いに並列に連結される構造を有し、前記電気的信号は前記第１の抵抗素子及び前記第２の抵抗素子の間の第１のノードと前記第３の抵抗素子及び前記第４の抵抗素子の間の第２のノード間で磁場の変化に応じて発生する出力電圧であることを特徴とすることができる。
【００２１】
前記ＧＭＲセンサーは、それぞれ磁場の変化を感知して電気的信号を出力する第１のサブセンサー及び第２のサブセンサーを備え、前記第１のサブセンサーの先端部と前記第２のサブセンサーの先端部は前記ピストンロッドの移動方向に沿って離隔されており、前記ピストンロッドが移動すれば、前記第１のサブセンサーの出力信号と前記第２のサブセンサーの出力信号が時差を置いて生成されることを特徴とすることができる。
【００２２】
前記信号処理部は、前記ＧＭＲセンサーの出力信号を増幅する信号増幅部；前記信号増幅部で増幅された信号を矩形波に変換して外部に伝送するデジタル変換部；とを含むことを特徴とすることができる。
【００２３】
前記ハウジングは、一端に開口部を備え、前記ＧＭＲセンサーは前記開口部を密閉するＰＣＢ基板の外側に搭載されることを特徴とすることができる。
【００２４】
前記ＧＭＲセンサーの外側には保護カバーが設けられることを特徴とすることができる。前記磁石は、前記ＰＣＢ基板の内側に固定される永久磁石であることを特徴とすることができる。
【００２５】
前記ハウジングの内側には、前記信号処理部と付属回路を搭載する第２のＰＣＢ基板が設けられ、前記ＰＣＢ基板と前記第２のＰＣＢ基板はＦＰＣＢを通じて電気的に連結されることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ダンパーに直接センサーを結合してダンパーの挙動を感知することが可能となるため、その感知結果に基づいてダンパーの減衰力をより正確に制御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】
【００２７】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の実施例によるダンパー１０を示す部分切開斜視図であって、特に磁気粘性流体を用いて減衰力を制御するダンパーを示すものである。
【００２９】
前記ダンパー１０は、内部に長手方向の中空部を有するシリンダー１１、前記シリンダー１１の上部から挿入されるピストンロッド１３、前記ピストンロッド１３の下端部に連結されて前記シリンダー１１の内部で往復運動をするピストンバルブ１２、前記シリンダー１１の上端部に結合されて前記シリンダー１１を密閉しながら前記ピストンロッド１３の上下直線運動をガイドするロッドガイド１４を含む。
【００３０】
特に、磁気粘性流体を用いるダンパー１０は、図２に示すようにシリンダー１１の内部に磁気粘性流体が充填される一方、ピストンバルブ１２に流体通過孔１６と前記流体通過孔１６を通じた流体の挙動を制御するためのソレノイドコイル１７が設けられる。
【００３１】
磁気粘性流体は磁化できる金属粒子を含有する流体であって、周辺に磁場が発生すれば、その影響によって外見粘度が変わる特性を有する。従って、前記ソレノイドコイル１７に印加される電流を調節して流体通過孔１６周囲の磁場を制御することによって流体の流動抵抗を調節でき、これによりダンパー１０の減衰力や引張力を制御することができる。
【００３２】
ソレノイドコイル１７に印加される電流は、車両の電子制御装置（ＥＣＵ）がセンサーを通じて車体の状態を感知した結果を用いて調節され、本発明の実施例ではこのためロッドガイド１４の側部にピストンロッド１３の動きを非接触式に感知するセンサーモジュール１００を設置することに特徴がある。
【００３３】
図３は、ロッドガイド１４の側部に形成された貫通孔１５を通じてセンサーモジュール１００を挿入する姿を示すものである。
【００３４】
センサーモジュール１００をシリンダー１１の側壁を貫通して結合してもよいが、感知対象であるピストンロッド１３に最大に近接して設置しながらもシリンダー内部の流体が漏洩されることを防止するためには、示すようにロッドガイド１４に設けられることが好ましい。
【００３５】
ロッドガイド１４の側部に貫通孔１５を形成せず、ロッドガイド１４の上部にセンサーモジュール１００を固定させることも可能であり、この場合にはセンサーモジュール１００をロードガイド１４に固定させることができる別途の固定手段が要求される。
【００３６】
一方、ピストンロッド１３でセンサーモジュール１００によって感知される領域には凸部２１と凹部２２が交代に形成されたグルーブパターン２０を形成する。この時、凸部２１と凹部２２のピッチや形状は感知解像度によって適切に選択できる。
【００３７】
このようにピストンロッド１３にグルーブパターン２０を形成する理由は、本発明の実施例に用いるセンサーモジュール１００が磁場変化を用いた非接触式センサーであるためであり、これについては詳細に後述する。
【００３８】
ピストンロッド１３のグルーブパターン２０は、ピストンロッド１３の移動方向（図面では上下方向）について実質的に垂直方向に形成され、凸部２１と凹部２２が均一な寸法とピッチとを有することが好ましい。
【００３９】
しかしながら、グルーブパターン２０がピストンロッド１３の移動方向と完全に垂直ではなく、多少傾いても正確な感知が可能である。
【００４０】
以下では、本発明の実施例に用いられるセンサーモジュール１００について詳細に説明する。
【００４１】
センサーモジュール１００は、それぞれ斜視図及び部分切開斜視図である図４Ａ及び図４Ｂに示すように、内部に中空部を有して一端に開口部１１２が形成されたハウジング１１０、前記ハウジング１１０の内部で前記開口部１１２を密閉する第１のＰＣＢ１２０、前記第１のＰＣＢ１２０の外側に結合するＧＭＲセンサー１３０、前記第１のＰＣＢ１２０の内側に結合する永久磁石１４０を含む。
【００４２】
また、前記ハウジング１１０の内部には、ＧＭＲセンサー１３０の出力信号を処理する信号処理部１５０が設けられ、前記信号処理部１５０やその他付属回路は第２のＰＣＢ１６０に搭載される。
【００４３】
ハウジング１１０の外側には、電源／信号線１７０が引き出され、前記電源／信号線１７０はＧＭＲセンサー１３０及び信号処理部１５０の動作に必要な電源を供給する電源供給ラインと信号処理部１５０の出力信号を外部に伝送する信号伝送ラインを含む。
【００４４】
ハウジング１１０の外形は、設置場所により変わるものであるため、図に示すような円筒形状に限定されるものではない。
【００４５】
ＧＭＲセンサー１３０は、周辺磁場の強さによって内蔵された抵抗素子の抵抗値が変わる特性を有し、従って入力電圧が同一であっても周辺磁場が変われば出力電圧が変わる。
【００４６】
従って、ＧＭＲセンサー１３０の出力電圧を用いれば、磁場の強さを測定できるのでハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の記録及び再生と関連された分野でこのようなＧＭＲセンサーが多く使用されてきた。
【００４７】
本発明の実施例は、このようなＧＭＲセンサー１３０を用いてシリンダー型アクチュエーターの相対変位を非接触式に測定するセンサーモジュール１００を提案しているものである。
【００４８】
ＧＭＲセンサー１３０は、第１のＰＣＢ１２０に搭載されたままハウジング１１０の開口部１１２を通じてハウジング１１０の外部に露出されるが、汚染物質から保護するためにＧＭＲセンサー１３０の外側に保護カバー（図示せず）が更に設けられてもよい。
【００４９】
ＧＭＲセンサー１３０の出力信号を処理する信号処理部１５０が搭載された第２のＰＣＢ１６０はＧＭＲセンサー１３０が搭載された第１のＰＣＢ１２０と電気的に連結されなければならなく、このため第１のＰＣＢ１２０と第２のＰＣＢ１６０をＦＰＣＢなどを用いて連結できる。勿論他の電気的連結手段が用いられてもよい。
【００５０】
ＧＭＲセンサー１３０は色々の形態で製造でき、図５のブロック図はその一例を示す図面である。すなわち、４個の抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）をホイートストンブリッジ形態で連結してＧＭＲセンサー１３０を構成し、この時前記抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は基板上に蒸着された金属薄膜であって、少なくとも一つは周辺磁場の強さによって抵抗値が変わる特性を有する。
【００５１】
従って、ＧＭＲセンサー１３０の周辺で磁場が変われば、ホイートストンブリッジの抵抗釣り合いが破れながらＧＭＲセンサー１３０で所定の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が発生するようになる。
【００５２】
図６は、ＧＭＲセンサー１３０の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が変わる過程をピストンロッド１３の動きによって示す図面である。
【００５３】
先ず、永久磁石１４０をグルーブパターンを有するピストンロッド１３に近接設けた状態で前記ピストンロッド１３を移動させれば、グルーブパターンの凸部２１と凹部２２なので永久磁石１４０とピストンロッド１３の間隔が周期的に変わるようになり、これにより永久磁石１４０とピストンロッド１３の間の磁場のパターンも周期的に変わるようになる。
【００５４】
従って、永久磁石１４０とピストンロッド１３との間にＧＭＲセンサー１３０を設ければ、このような磁場の変化によってＧＭＲセンサー１３０に内蔵された抵抗素子の抵抗値が変わりながら出力電圧（Ｖｏｕｔ）が周期的に変動される。
【００５５】
先ず、ＧＭＲセンサー１３０が図５のように連結された抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）を内蔵しており、図６の（ａ）のようにＧＭＲセンサー１３０がピストンロッド１３のブロック部２１の上部に位置する場合には、各抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）の抵抗値が釣り合いを形成して出力電圧（Ｖｏｕｔ）がゼロと仮定する。
【００５６】
続いて、図６の（ｂ）のようにピストンロッド１３が図面上右側に移動しながら永久磁石１４０が凹部２２の上部と重畳され始めれば、磁場の変化によってＧＭＲセンサー１３０の抵抗釣り合いが破れながら出力電圧（Ｖｏｕｔ）が発生し始める。
【００５７】
出力電圧（Ｖｏｕｔ）は、徐々に増加してからＧＭＲセンサー１３０がピストンロッド１３の凹部２２の上部と多く重畳されながら再び減少し、図６の（ｃ）に示すように永久磁石１４０が完全に凹部２２の上部に位置すれば、再び抵抗釣り合いが形成されて出力電圧（Ｖｏｕｔ）がゼロになる。
【００５８】
ピストンロッド１３が図面上右側に移動し続けて永久磁石１４０が図６の（ｄ）のように再び凸部２１の上部と重畳され始めれば、再びＧＭＲセンサー１３０の抵抗釣り合いが破れながら出力電圧（Ｖｏｕｔ）が発生し始めるが、この場合に出力電圧は図６の（ａ）とは反対の極性を有するようになる。
【００５９】
結局、凸部２１及び凹部２２のグルーブパターンを有するピストンロッド１３が永久磁石１４０について移動する間にＧＭＲセンサー１３０は正弦波形態の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を連続的に発生するようになる。
【００６０】
信号処理部１５０は、図７の回路ブロック図に示すように信号増幅部１５２とデジタル変換部１５４で構成される。
【００６１】
信号増幅部１５２はＧＭＲセンサー１３０の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を増幅させる役割を果たし、例えば図７の回路ではＲ７／Ｒ４、すなわち２００倍で増幅された出力電圧（Ｖｏｕｔ）を得ることができる。
【００６２】
デジタル変換部１５４は、信号増幅部１５２で増幅された信号を矩形波に変換させる役割を果たす。
【００６３】
デジタル変換部１５４で出力される矩形波の周波数、パルス幅、オフセットデータなどはアクチュエーターの動作を制御する制御モジュール（図示せず）に伝送され、制御モジュールはこのようなデータを用いてピストンロッド１３の移動速度や移動距離を判断し、必要な制御信号を送り出してダンパー１０の減衰力をフィードバック制御する。
【００６４】
一方、前述した方式のＧＭＲセンサー１３０を使用すれば、ピストンロッド１３の移動を感知できるが、移動方向を判別しにくい問題点がある。
【００６５】
すなわち、図６の（ｂ）のようにＧＭＲセンサー１３０の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が最高値である状態で出力電圧（Ｖｏｕｔ）がゼロになる場合に図６の（ａ）の位置にあることであるか、或いは図６の（ｃ）の位置にあることであるか有無を判断しにくい。
【００６６】
これを解決するために、本発明の実施例では一つの半導体チップに２個のセンサーが含まれたＧＭＲセンサー１３０を用いてピストンロッド１３の移動方向を感知する。すなわち、図８に示すようにそれぞれホイートストンブリッジを構成する４個の抵抗素子から成る第１のサブセンサー（１３０ａ）と第２のサブセンサー（１３０ｂ）を含んで一つのＧＭＲセンサー１３０を構成する。
【００６７】
この時、第１のサブセンサー（１３０ａ）と第２のサブセンサー（１３０ｂ）を同一な位置に形成せず第１のサブセンサー（１３０ａ）の先端部と第２のサブセンサー（１３０ｂ）の先端部がピストンロッド１３の移動方向に沿って所定間隔離隔されるように形成すれば、第１のサブセンサー（１３０ａ）と第２のサブセンサー（１３０ｂ）で出力電圧が発生する時点が変わるのでこれを用いて対象物体の移動方向を確認できる。
【００６８】
すなわち、図８でピストンロッド１３が図面上右側に移動すれば、ＧＭＲセンサー１３０の下部に凹部２２が近接しながら第１のサブセンサー（１３０ａ）が第２のサブセンサー（１３０ｂ）より先に凹部２２の上部に位置するようになる。
【００６９】
従って、磁場の変化によって第１のサブセンサー（１３０ａ）で先ず出力電圧が発生し、所定時間後に第２のサブセンサー（１３０ｂ）で出力電圧が発生するようになる。
【００７０】
この場合、信号処理部１５０の出力信号は、図９Ａに図示すように示され、これにより第１のサブセンサー（１３０ａ）の出力信号（Ｖｏｕｔ１）が第２のサブセンサー（１３０ｂ）の出力信号（Ｖｏｕｔ２）に比べて時間的に先立つことが分かる。
【００７１】
もしピストンロッド１３が図面上左側に移動すれば、第２のサブセンサー（１３０ｂ）で出力電圧が先ず発生し、所定時間後に第１のサブセンサー（１３０ａ）で出力電圧が発生する。
【００７２】
この場合、信号処理部１５０の出力信号を調べれば、図９Ｂに示すように第２のサブセンサー（１３０ｂ）の出力信号（Ｖｏｕｔ２）が第１のサブセンサー（１３０ａ）の出力信号（Ｖｏｕｔ１）に比べて時間的に先立つ。
【００７３】
結局、第１のサブセンサー（１３０ａ）の出力信号と第２のサブセンサー（１３０ｂ）の出力信号の発生順序を用いてピストンロッド１３の移動方向が分かる。
【００７４】
図１０は、２個のサブセンサーを内蔵するＧＭＲセンサー１３０と信号処理部１５０の連結構成を示す回路ブロック図である。
【００７５】
ＧＭＲセンサー１３０は、各サブセンサー毎に独立された出力端子の出力信号（Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２）を備え、信号処理部１５０はＧＭＲセンサー１３０の各出力端子の出力信号（Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２）を独立的に処理した後矩形波に出力する。
【００７６】
前述した構成を有するセンサーモジュール１００はピストンロッド１３の凸部２１と凹部２２のピッチを調節することによって解像度を調節でき、実際車両用ダンパー１０に装着する場合には直径１２ｍｍ、長さ２５ｍｍ程度の小型に製作することが可能である。
【００７７】
また、理論上では凸部２１と凹部２２の間のピッチが１０マイクロメートルである場合にもピストンロッド１３の動きを感知できるのでダンパー１０の減衰力を非常に精密に制御できる。
【００７８】
一方、ピストンロッド１３は鉄を主成分とするので耐食性を高めるために表面に鍍金層を形成することが好ましい。この時、グルーブパターン２０の凹部を全て埋めることができる程度の十分な厚さで鍍金層を形成した後に研磨を通じてピストンロッド１３の表面を滑らかなように加工することが好ましい。
【００７９】
ところで、ピストンロッド１３にこのように鍍金層を形成してもセンサーモジュール１００が鍍金層の下部に位置する凹部２１と凸部２２の移動を感知できなければならないことは勿論である。
【００８０】
従って、センサーモジュール１００で発生した磁場に殆ど影響を及ぼさないクロム（Ｃｒ）などの非磁性物質で鍍金層を形成することが好ましい。
【００８１】
一方、以上では磁気粘性流体を用いるダンパー１０を例えば本発明の実施例として説明したが、異なる種類の電子制御式ダンパーでも前述したセンサーモジュール１００を直接結合してその感知結果をフィードバックして減衰力を制御できるものは当然である。
【００８２】
また、以上では車両用ダンパーについて説明したが、本発明の実施例が車両用ダンパーについて限定されるものではないため航空機などのランディングギアに使用されるダンパーにも適用でき、掘削機などの建設機器や産業機器又は工場自動化機器のダンパーにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施例によってセンサーモジュールが設けられたダンパーの部分切開斜視図である。
【図２】ＭＲダンパーの作動原理を示す図面である。
【図３】センサーモジュールが結合されるロッドガイドの部分切開斜視図である。
【図４Ａ】本発明の実施例に用いられるセンサーモジュールの斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例に用いられるセンサーモジュールの部分切開斜視図である。
【図５】ＧＭＲセンサーの概念図である。
【図６】ＧＭＲセンサーが対象物体の動きを感知する原理を順序通り示す図面である。
【図７】信号処理部の回路ブロック図である。
【図８】２個のサブセンサーを内蔵したＧＭＲセンサーが対象物体を感知する姿を示す図面である。
【図９Ａ】対象物体の移動方向に沿って２個のサブセンサーの出力信号が時差を有する姿を示す図面である。
【図９Ｂ】対象物体の移動方向に沿って２個のサブセンサーの出力信号が時差を有する姿を示す図面である。
【図１０】２個のサブセンサーを内蔵するＧＭＲセンサーと信号処理部の連結構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０：ダンパー
１１：シリンダー
１２：ピストンバルブ
１３：ピストンロッド
１４：ロッドガイド
１５：貫通孔
１００：センサーモジュール
１１０：ハウジング
１１２：開口部
１２０：第１のＰＣＢ
１３０：ＧＭＲセンサー
１４０：永久磁石
１５０：信号処理部
１５２：信号増幅部
１５４：デジタル変換部
１６０：第２のＰＣＢ
１７０：電源／信号線
【技術分野】
【０００１】
本発明はダンパーに係り、より詳しくは、ピストンロッドの動きを感知できるセンサーを設けたダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の車輪と車体との間には乗車感を向上させるための懸架装置がが設けられるが、このような懸架装置は路面の振動や衝撃を吸収できるシャーシスプリングと乗車感を向上させるために前記シャーシスプリングの自由振動を減衰するダンパーを含む。
【０００３】
ダンパーは、上下運動のエネルギーを熱エネルギーに転換させてシャーシスプリングの自由振動を吸収することと同時にこれを迅速に減衰させる役割を果たす。
【０００４】
最近は、センサーを用いて車体の状態を感知した後にその感知結果をフィードバックしてダンパーの減衰力を電磁的に制御する能動制御型懸架装置が高級車両を中心に多く使用されている。
【０００５】
ダンパーの減衰力を電磁的に制御する方式には、色々があるが、一般にはシリンダー内で往復運動するピストンバルブに流体通過孔を形成し、前記流体通過孔を通過する流体の挙動を調節する方式が使用される。
【０００６】
流体通過孔を通じた流体の挙動を調節する方法には、スプリングを用いて流体通過孔の断面積を調節する方法と、シリンダー内部に電気粘性（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）流体や磁気粘性（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）流体を充填した後にこれら流体の電気的又は磁気的性質を用いて流体の流動抵抗を調節する方法がある。
【０００７】
一方、ダンパーの減衰力を電磁的に制御するためには、車体の状態を正確に感知することが先行されなければならなく、従ってこのためのセンサーを設置しなければならない。
【０００８】
現在商用化された能動制御式懸架装置では、車体の状態を判断するためにダンパーと別途に車体と車軸（又は車輪）との間にリンク型センサーを設けて路面の振動や衝撃の程度を感知し、その感知結果を用いてダンパーの動作を間接的に制御している。
【０００９】
ところで、車両の下部に一端は車体に結合し、他端は車軸（又は車輪）に結合するリンク型センサーを別途に設置するためには相当な空間が要求され、これは設計上の大きい負担として作用する。
【００１０】
従って、このような問題を解決するためにダンパーの挙動を直接的に感知できる小型センサーの必要性が大きくなっているが、いまだに振動と衝撃に常に露出されている自動車用ダンパーに長時間使用できる程度で安定性と耐久性に優れたセンサーが開発できない実情である。
【００１１】
例えば、一般にアクチュエーターの制御のために使用される接触式センサー（例えば、ポテンシャルメートル）はピストンロッドやピストンバルブと接した状態でその移動状態を感知するので摩擦によってセンサーが損傷される場合が多く、相対的に製品寿命が短いという問題点がある。
【００１２】
また、光学式センサーは衝撃に弱いだけではなく、異物質によって光が遮断されれば使用できない問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする技術的課題は、耐久性に優れたセンサーモジュールをダンパーに直接設けてダンパーの挙動を直接的に正確に感知し、その感知結果に基づいて減衰力をより精密に制御できるダンパーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は前述した課題を解決するために、内部に中空部を有するシリンダー；前記シリンダーの上部から挿入され、表面に多数の凹部と多数の凸部が交代に形成されたグルーブパターンを有するピストンロッド；前記ピストンロッドの端部に連結されて前記シリンダーの内部で往復運動を行い、上下に貫通された流体通過孔を有するピストンバルブ；前記シリンダーの上端を密閉しながら前記ピストンロッドの直線運動をガイドするロッドガイド；前記ロッドガイドに結合し、前記ピストンロッドが移動するとき発生する磁場の変化を用いて前記ピストンロッドの動きを非接触式に感知するセンサーモジュール；とを含むダンパーを提供する。
【００１５】
前記ピストンロッドの前記グルーブパターンは、前記ピストンロッドの移動方向について実質的に垂直方向に形成されることを特徴とすることができる。
【００１６】
前記ピストンロッドの表面には前記グルーブパターンを平坦にカバーするために非磁性物質として鍍金層が形成されることを特徴とすることができる。
【００１７】
前記シリンダーの内部には、磁気粘性流体が充填され、前記ピストンバルブの内部には前記流体通過孔を通じた前記磁気粘性流体の流動を制御するためのソレノイドコイルが設けられることを特徴とすることができる。
【００１８】
前記ロッドガイドの側部には、前記センサーモジュールを結合するための貫通孔が形成されることを特徴とすることができる。
【００１９】
一方、前記センサーモジュールは、磁場を発生させる磁石；前記磁石と前記ピストンロッドの間に位置し、磁場の変化を感知して電気的信号を出力する巨大磁気抵抗（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ＧＭＲ）センサー；前記巨大磁気抵抗センサーの出力信号を処理して矩形波を出力する信号処理部；前記磁石、前記巨大磁気抵抗センサー；及び前記信号処理部を支持するハウジング；とを含むことを特徴とすることができる。
【００２０】
前記ＧＭＲセンサーは、第１の抵抗素子及び第２の抵抗素子の直列連結対と第３の抵抗素子及び第４の抵抗素子の直列連結対が互いに並列に連結される構造を有し、前記電気的信号は前記第１の抵抗素子及び前記第２の抵抗素子の間の第１のノードと前記第３の抵抗素子及び前記第４の抵抗素子の間の第２のノード間で磁場の変化に応じて発生する出力電圧であることを特徴とすることができる。
【００２１】
前記ＧＭＲセンサーは、それぞれ磁場の変化を感知して電気的信号を出力する第１のサブセンサー及び第２のサブセンサーを備え、前記第１のサブセンサーの先端部と前記第２のサブセンサーの先端部は前記ピストンロッドの移動方向に沿って離隔されており、前記ピストンロッドが移動すれば、前記第１のサブセンサーの出力信号と前記第２のサブセンサーの出力信号が時差を置いて生成されることを特徴とすることができる。
【００２２】
前記信号処理部は、前記ＧＭＲセンサーの出力信号を増幅する信号増幅部；前記信号増幅部で増幅された信号を矩形波に変換して外部に伝送するデジタル変換部；とを含むことを特徴とすることができる。
【００２３】
前記ハウジングは、一端に開口部を備え、前記ＧＭＲセンサーは前記開口部を密閉するＰＣＢ基板の外側に搭載されることを特徴とすることができる。
【００２４】
前記ＧＭＲセンサーの外側には保護カバーが設けられることを特徴とすることができる。前記磁石は、前記ＰＣＢ基板の内側に固定される永久磁石であることを特徴とすることができる。
【００２５】
前記ハウジングの内側には、前記信号処理部と付属回路を搭載する第２のＰＣＢ基板が設けられ、前記ＰＣＢ基板と前記第２のＰＣＢ基板はＦＰＣＢを通じて電気的に連結されることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ダンパーに直接センサーを結合してダンパーの挙動を感知することが可能となるため、その感知結果に基づいてダンパーの減衰力をより正確に制御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】
【００２７】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の実施例によるダンパー１０を示す部分切開斜視図であって、特に磁気粘性流体を用いて減衰力を制御するダンパーを示すものである。
【００２９】
前記ダンパー１０は、内部に長手方向の中空部を有するシリンダー１１、前記シリンダー１１の上部から挿入されるピストンロッド１３、前記ピストンロッド１３の下端部に連結されて前記シリンダー１１の内部で往復運動をするピストンバルブ１２、前記シリンダー１１の上端部に結合されて前記シリンダー１１を密閉しながら前記ピストンロッド１３の上下直線運動をガイドするロッドガイド１４を含む。
【００３０】
特に、磁気粘性流体を用いるダンパー１０は、図２に示すようにシリンダー１１の内部に磁気粘性流体が充填される一方、ピストンバルブ１２に流体通過孔１６と前記流体通過孔１６を通じた流体の挙動を制御するためのソレノイドコイル１７が設けられる。
【００３１】
磁気粘性流体は磁化できる金属粒子を含有する流体であって、周辺に磁場が発生すれば、その影響によって外見粘度が変わる特性を有する。従って、前記ソレノイドコイル１７に印加される電流を調節して流体通過孔１６周囲の磁場を制御することによって流体の流動抵抗を調節でき、これによりダンパー１０の減衰力や引張力を制御することができる。
【００３２】
ソレノイドコイル１７に印加される電流は、車両の電子制御装置（ＥＣＵ）がセンサーを通じて車体の状態を感知した結果を用いて調節され、本発明の実施例ではこのためロッドガイド１４の側部にピストンロッド１３の動きを非接触式に感知するセンサーモジュール１００を設置することに特徴がある。
【００３３】
図３は、ロッドガイド１４の側部に形成された貫通孔１５を通じてセンサーモジュール１００を挿入する姿を示すものである。
【００３４】
センサーモジュール１００をシリンダー１１の側壁を貫通して結合してもよいが、感知対象であるピストンロッド１３に最大に近接して設置しながらもシリンダー内部の流体が漏洩されることを防止するためには、示すようにロッドガイド１４に設けられることが好ましい。
【００３５】
ロッドガイド１４の側部に貫通孔１５を形成せず、ロッドガイド１４の上部にセンサーモジュール１００を固定させることも可能であり、この場合にはセンサーモジュール１００をロードガイド１４に固定させることができる別途の固定手段が要求される。
【００３６】
一方、ピストンロッド１３でセンサーモジュール１００によって感知される領域には凸部２１と凹部２２が交代に形成されたグルーブパターン２０を形成する。この時、凸部２１と凹部２２のピッチや形状は感知解像度によって適切に選択できる。
【００３７】
このようにピストンロッド１３にグルーブパターン２０を形成する理由は、本発明の実施例に用いるセンサーモジュール１００が磁場変化を用いた非接触式センサーであるためであり、これについては詳細に後述する。
【００３８】
ピストンロッド１３のグルーブパターン２０は、ピストンロッド１３の移動方向（図面では上下方向）について実質的に垂直方向に形成され、凸部２１と凹部２２が均一な寸法とピッチとを有することが好ましい。
【００３９】
しかしながら、グルーブパターン２０がピストンロッド１３の移動方向と完全に垂直ではなく、多少傾いても正確な感知が可能である。
【００４０】
以下では、本発明の実施例に用いられるセンサーモジュール１００について詳細に説明する。
【００４１】
センサーモジュール１００は、それぞれ斜視図及び部分切開斜視図である図４Ａ及び図４Ｂに示すように、内部に中空部を有して一端に開口部１１２が形成されたハウジング１１０、前記ハウジング１１０の内部で前記開口部１１２を密閉する第１のＰＣＢ１２０、前記第１のＰＣＢ１２０の外側に結合するＧＭＲセンサー１３０、前記第１のＰＣＢ１２０の内側に結合する永久磁石１４０を含む。
【００４２】
また、前記ハウジング１１０の内部には、ＧＭＲセンサー１３０の出力信号を処理する信号処理部１５０が設けられ、前記信号処理部１５０やその他付属回路は第２のＰＣＢ１６０に搭載される。
【００４３】
ハウジング１１０の外側には、電源／信号線１７０が引き出され、前記電源／信号線１７０はＧＭＲセンサー１３０及び信号処理部１５０の動作に必要な電源を供給する電源供給ラインと信号処理部１５０の出力信号を外部に伝送する信号伝送ラインを含む。
【００４４】
ハウジング１１０の外形は、設置場所により変わるものであるため、図に示すような円筒形状に限定されるものではない。
【００４５】
ＧＭＲセンサー１３０は、周辺磁場の強さによって内蔵された抵抗素子の抵抗値が変わる特性を有し、従って入力電圧が同一であっても周辺磁場が変われば出力電圧が変わる。
【００４６】
従って、ＧＭＲセンサー１３０の出力電圧を用いれば、磁場の強さを測定できるのでハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の記録及び再生と関連された分野でこのようなＧＭＲセンサーが多く使用されてきた。
【００４７】
本発明の実施例は、このようなＧＭＲセンサー１３０を用いてシリンダー型アクチュエーターの相対変位を非接触式に測定するセンサーモジュール１００を提案しているものである。
【００４８】
ＧＭＲセンサー１３０は、第１のＰＣＢ１２０に搭載されたままハウジング１１０の開口部１１２を通じてハウジング１１０の外部に露出されるが、汚染物質から保護するためにＧＭＲセンサー１３０の外側に保護カバー（図示せず）が更に設けられてもよい。
【００４９】
ＧＭＲセンサー１３０の出力信号を処理する信号処理部１５０が搭載された第２のＰＣＢ１６０はＧＭＲセンサー１３０が搭載された第１のＰＣＢ１２０と電気的に連結されなければならなく、このため第１のＰＣＢ１２０と第２のＰＣＢ１６０をＦＰＣＢなどを用いて連結できる。勿論他の電気的連結手段が用いられてもよい。
【００５０】
ＧＭＲセンサー１３０は色々の形態で製造でき、図５のブロック図はその一例を示す図面である。すなわち、４個の抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）をホイートストンブリッジ形態で連結してＧＭＲセンサー１３０を構成し、この時前記抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は基板上に蒸着された金属薄膜であって、少なくとも一つは周辺磁場の強さによって抵抗値が変わる特性を有する。
【００５１】
従って、ＧＭＲセンサー１３０の周辺で磁場が変われば、ホイートストンブリッジの抵抗釣り合いが破れながらＧＭＲセンサー１３０で所定の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が発生するようになる。
【００５２】
図６は、ＧＭＲセンサー１３０の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が変わる過程をピストンロッド１３の動きによって示す図面である。
【００５３】
先ず、永久磁石１４０をグルーブパターンを有するピストンロッド１３に近接設けた状態で前記ピストンロッド１３を移動させれば、グルーブパターンの凸部２１と凹部２２なので永久磁石１４０とピストンロッド１３の間隔が周期的に変わるようになり、これにより永久磁石１４０とピストンロッド１３の間の磁場のパターンも周期的に変わるようになる。
【００５４】
従って、永久磁石１４０とピストンロッド１３との間にＧＭＲセンサー１３０を設ければ、このような磁場の変化によってＧＭＲセンサー１３０に内蔵された抵抗素子の抵抗値が変わりながら出力電圧（Ｖｏｕｔ）が周期的に変動される。
【００５５】
先ず、ＧＭＲセンサー１３０が図５のように連結された抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）を内蔵しており、図６の（ａ）のようにＧＭＲセンサー１３０がピストンロッド１３のブロック部２１の上部に位置する場合には、各抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）の抵抗値が釣り合いを形成して出力電圧（Ｖｏｕｔ）がゼロと仮定する。
【００５６】
続いて、図６の（ｂ）のようにピストンロッド１３が図面上右側に移動しながら永久磁石１４０が凹部２２の上部と重畳され始めれば、磁場の変化によってＧＭＲセンサー１３０の抵抗釣り合いが破れながら出力電圧（Ｖｏｕｔ）が発生し始める。
【００５７】
出力電圧（Ｖｏｕｔ）は、徐々に増加してからＧＭＲセンサー１３０がピストンロッド１３の凹部２２の上部と多く重畳されながら再び減少し、図６の（ｃ）に示すように永久磁石１４０が完全に凹部２２の上部に位置すれば、再び抵抗釣り合いが形成されて出力電圧（Ｖｏｕｔ）がゼロになる。
【００５８】
ピストンロッド１３が図面上右側に移動し続けて永久磁石１４０が図６の（ｄ）のように再び凸部２１の上部と重畳され始めれば、再びＧＭＲセンサー１３０の抵抗釣り合いが破れながら出力電圧（Ｖｏｕｔ）が発生し始めるが、この場合に出力電圧は図６の（ａ）とは反対の極性を有するようになる。
【００５９】
結局、凸部２１及び凹部２２のグルーブパターンを有するピストンロッド１３が永久磁石１４０について移動する間にＧＭＲセンサー１３０は正弦波形態の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を連続的に発生するようになる。
【００６０】
信号処理部１５０は、図７の回路ブロック図に示すように信号増幅部１５２とデジタル変換部１５４で構成される。
【００６１】
信号増幅部１５２はＧＭＲセンサー１３０の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を増幅させる役割を果たし、例えば図７の回路ではＲ７／Ｒ４、すなわち２００倍で増幅された出力電圧（Ｖｏｕｔ）を得ることができる。
【００６２】
デジタル変換部１５４は、信号増幅部１５２で増幅された信号を矩形波に変換させる役割を果たす。
【００６３】
デジタル変換部１５４で出力される矩形波の周波数、パルス幅、オフセットデータなどはアクチュエーターの動作を制御する制御モジュール（図示せず）に伝送され、制御モジュールはこのようなデータを用いてピストンロッド１３の移動速度や移動距離を判断し、必要な制御信号を送り出してダンパー１０の減衰力をフィードバック制御する。
【００６４】
一方、前述した方式のＧＭＲセンサー１３０を使用すれば、ピストンロッド１３の移動を感知できるが、移動方向を判別しにくい問題点がある。
【００６５】
すなわち、図６の（ｂ）のようにＧＭＲセンサー１３０の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が最高値である状態で出力電圧（Ｖｏｕｔ）がゼロになる場合に図６の（ａ）の位置にあることであるか、或いは図６の（ｃ）の位置にあることであるか有無を判断しにくい。
【００６６】
これを解決するために、本発明の実施例では一つの半導体チップに２個のセンサーが含まれたＧＭＲセンサー１３０を用いてピストンロッド１３の移動方向を感知する。すなわち、図８に示すようにそれぞれホイートストンブリッジを構成する４個の抵抗素子から成る第１のサブセンサー（１３０ａ）と第２のサブセンサー（１３０ｂ）を含んで一つのＧＭＲセンサー１３０を構成する。
【００６７】
この時、第１のサブセンサー（１３０ａ）と第２のサブセンサー（１３０ｂ）を同一な位置に形成せず第１のサブセンサー（１３０ａ）の先端部と第２のサブセンサー（１３０ｂ）の先端部がピストンロッド１３の移動方向に沿って所定間隔離隔されるように形成すれば、第１のサブセンサー（１３０ａ）と第２のサブセンサー（１３０ｂ）で出力電圧が発生する時点が変わるのでこれを用いて対象物体の移動方向を確認できる。
【００６８】
すなわち、図８でピストンロッド１３が図面上右側に移動すれば、ＧＭＲセンサー１３０の下部に凹部２２が近接しながら第１のサブセンサー（１３０ａ）が第２のサブセンサー（１３０ｂ）より先に凹部２２の上部に位置するようになる。
【００６９】
従って、磁場の変化によって第１のサブセンサー（１３０ａ）で先ず出力電圧が発生し、所定時間後に第２のサブセンサー（１３０ｂ）で出力電圧が発生するようになる。
【００７０】
この場合、信号処理部１５０の出力信号は、図９Ａに図示すように示され、これにより第１のサブセンサー（１３０ａ）の出力信号（Ｖｏｕｔ１）が第２のサブセンサー（１３０ｂ）の出力信号（Ｖｏｕｔ２）に比べて時間的に先立つことが分かる。
【００７１】
もしピストンロッド１３が図面上左側に移動すれば、第２のサブセンサー（１３０ｂ）で出力電圧が先ず発生し、所定時間後に第１のサブセンサー（１３０ａ）で出力電圧が発生する。
【００７２】
この場合、信号処理部１５０の出力信号を調べれば、図９Ｂに示すように第２のサブセンサー（１３０ｂ）の出力信号（Ｖｏｕｔ２）が第１のサブセンサー（１３０ａ）の出力信号（Ｖｏｕｔ１）に比べて時間的に先立つ。
【００７３】
結局、第１のサブセンサー（１３０ａ）の出力信号と第２のサブセンサー（１３０ｂ）の出力信号の発生順序を用いてピストンロッド１３の移動方向が分かる。
【００７４】
図１０は、２個のサブセンサーを内蔵するＧＭＲセンサー１３０と信号処理部１５０の連結構成を示す回路ブロック図である。
【００７５】
ＧＭＲセンサー１３０は、各サブセンサー毎に独立された出力端子の出力信号（Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２）を備え、信号処理部１５０はＧＭＲセンサー１３０の各出力端子の出力信号（Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２）を独立的に処理した後矩形波に出力する。
【００７６】
前述した構成を有するセンサーモジュール１００はピストンロッド１３の凸部２１と凹部２２のピッチを調節することによって解像度を調節でき、実際車両用ダンパー１０に装着する場合には直径１２ｍｍ、長さ２５ｍｍ程度の小型に製作することが可能である。
【００７７】
また、理論上では凸部２１と凹部２２の間のピッチが１０マイクロメートルである場合にもピストンロッド１３の動きを感知できるのでダンパー１０の減衰力を非常に精密に制御できる。
【００７８】
一方、ピストンロッド１３は鉄を主成分とするので耐食性を高めるために表面に鍍金層を形成することが好ましい。この時、グルーブパターン２０の凹部を全て埋めることができる程度の十分な厚さで鍍金層を形成した後に研磨を通じてピストンロッド１３の表面を滑らかなように加工することが好ましい。
【００７９】
ところで、ピストンロッド１３にこのように鍍金層を形成してもセンサーモジュール１００が鍍金層の下部に位置する凹部２１と凸部２２の移動を感知できなければならないことは勿論である。
【００８０】
従って、センサーモジュール１００で発生した磁場に殆ど影響を及ぼさないクロム（Ｃｒ）などの非磁性物質で鍍金層を形成することが好ましい。
【００８１】
一方、以上では磁気粘性流体を用いるダンパー１０を例えば本発明の実施例として説明したが、異なる種類の電子制御式ダンパーでも前述したセンサーモジュール１００を直接結合してその感知結果をフィードバックして減衰力を制御できるものは当然である。
【００８２】
また、以上では車両用ダンパーについて説明したが、本発明の実施例が車両用ダンパーについて限定されるものではないため航空機などのランディングギアに使用されるダンパーにも適用でき、掘削機などの建設機器や産業機器又は工場自動化機器のダンパーにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施例によってセンサーモジュールが設けられたダンパーの部分切開斜視図である。
【図２】ＭＲダンパーの作動原理を示す図面である。
【図３】センサーモジュールが結合されるロッドガイドの部分切開斜視図である。
【図４Ａ】本発明の実施例に用いられるセンサーモジュールの斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例に用いられるセンサーモジュールの部分切開斜視図である。
【図５】ＧＭＲセンサーの概念図である。
【図６】ＧＭＲセンサーが対象物体の動きを感知する原理を順序通り示す図面である。
【図７】信号処理部の回路ブロック図である。
【図８】２個のサブセンサーを内蔵したＧＭＲセンサーが対象物体を感知する姿を示す図面である。
【図９Ａ】対象物体の移動方向に沿って２個のサブセンサーの出力信号が時差を有する姿を示す図面である。
【図９Ｂ】対象物体の移動方向に沿って２個のサブセンサーの出力信号が時差を有する姿を示す図面である。
【図１０】２個のサブセンサーを内蔵するＧＭＲセンサーと信号処理部の連結構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０：ダンパー
１１：シリンダー
１２：ピストンバルブ
１３：ピストンロッド
１４：ロッドガイド
１５：貫通孔
１００：センサーモジュール
１１０：ハウジング
１１２：開口部
１２０：第１のＰＣＢ
１３０：ＧＭＲセンサー
１４０：永久磁石
１５０：信号処理部
１５２：信号増幅部
１５４：デジタル変換部
１６０：第２のＰＣＢ
１７０：電源／信号線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に中空部を有するシリンダー；
前記シリンダーの上部から挿入され、表面に多数の凹部と多数の凸部が交代に形成されたグルーブパターンを有するピストンロッド；
前記ピストンロッドの端部に連結されて前記シリンダーの内部で往復運動を行い、上下に貫通された流体通過孔を有するピストンバルブ；
前記シリンダーの上端を密閉しながら前記ピストンロッドの直線運動をガイドするロッドガイド；
前記ロッドガイドに結合し、前記ピストンロッドが移動するとき発生する磁場の変化を用いて前記ピストンロッドの動きを非接触式に感知するセンサーモジュール；
とを含むことを特徴とするダンパー。
【請求項２】
前記ピストンロッドの前記グルーブパターンは、前記ピストンロッドの移動方向について実質的に垂直方向に形成されることを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項３】
前記ピストンロッドの表面には前記グルーブパターンを平坦にカバーするために非磁性物質で鍍金層が形成されることを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項４】
前記シリンダーの内部には、磁気粘性流体が充填され、前記ピストンバルブの内部には前記流体通過孔を通じた前記磁気粘性流体の流動を制御するためのソレノイドコイルが設けられることを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項５】
前記ロッドガイドの側部には、前記センサーモジュールを結合するための貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項６】
前記センサーモジュールは、
磁場を発生させる磁石；
前記磁石と前記ピストンロッドとの間に位置し、磁場の変化を感知して電気的信号を出力する巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサー；
前記巨大磁気抵抗センサーの出力信号を処理して矩形波を出力する信号処理部；
前記磁石、前記巨大磁気抵抗センサー；及び
前記信号処理部を支持するハウジング；
とを含むことを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項７】
前記ＧＭＲセンサーは、第１の抵抗素子及び第２の抵抗素子の直列連結対と第３の抵抗素子及び第４の抵抗素子の直列連結対が互いに並列に連結される構造を有し、
前記電気的信号は、前記第１の抵抗素子及び前記第２の抵抗素子の間の第１のノードと前記第３の抵抗素子及び前記第４の抵抗素子の間の第２のノードの間で磁場の変化に応じて発生する出力電圧であることを特徴とする請求項６に記載のダンパー。
【請求項８】
前記ＧＭＲセンサーは、それぞれ磁場の変化を感知して電気的信号を出力する第１のサブセンサー及び第２のサブセンサーを備え、
前記第１のサブセンサーの先端部と前記第２のサブセンサーの先端部は前記ピストンロッドの移動方向に沿って離隔されており、前記ピストンロッドが移動すれば、前記第１のサブセンサーの出力信号と前記第２のサブセンサーの出力信号が時差を置いて生成されることを特徴とする請求項６に記載のダンパー。
【請求項９】
前記信号処理部は、
前記ＧＭＲセンサーの出力信号を増幅する信号増幅部；
前記信号増幅部で増幅された信号を矩形波に変換して外部に伝送するデジタル変換部；
とを含むことを特徴とする請求項６に記載のダンパー。
【請求項１０】
前記ハウジングは、一端に開口部を備え、前記ＧＭＲセンサーは前記開口部を密閉するＰＣＢ基板の外側に搭載されることを特徴とする請求項６に記載のダンパー。
【請求項１１】
前記ＧＭＲセンサーの外側には保護カバーが設けられることを特徴とする請求項１０に記載のダンパー。
【請求項１２】
前記磁石は、前記ＰＣＢ基板の内側に固定される永久磁石であることを特徴とする請求項１０に記載のダンパー。
【請求項１３】
前記ハウジングの内側には、前記信号処理部と付属回路を搭載する第２のＰＣＢ基板が設けられ、前記ＰＣＢ基板と前記第２のＰＣＢ基板はＦＰＣＢを通じて電気的に連結されることを特徴とする請求項１０に記載のダンパー。
【請求項１】
内部に中空部を有するシリンダー；
前記シリンダーの上部から挿入され、表面に多数の凹部と多数の凸部が交代に形成されたグルーブパターンを有するピストンロッド；
前記ピストンロッドの端部に連結されて前記シリンダーの内部で往復運動を行い、上下に貫通された流体通過孔を有するピストンバルブ；
前記シリンダーの上端を密閉しながら前記ピストンロッドの直線運動をガイドするロッドガイド；
前記ロッドガイドに結合し、前記ピストンロッドが移動するとき発生する磁場の変化を用いて前記ピストンロッドの動きを非接触式に感知するセンサーモジュール；
とを含むことを特徴とするダンパー。
【請求項２】
前記ピストンロッドの前記グルーブパターンは、前記ピストンロッドの移動方向について実質的に垂直方向に形成されることを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項３】
前記ピストンロッドの表面には前記グルーブパターンを平坦にカバーするために非磁性物質で鍍金層が形成されることを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項４】
前記シリンダーの内部には、磁気粘性流体が充填され、前記ピストンバルブの内部には前記流体通過孔を通じた前記磁気粘性流体の流動を制御するためのソレノイドコイルが設けられることを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項５】
前記ロッドガイドの側部には、前記センサーモジュールを結合するための貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項６】
前記センサーモジュールは、
磁場を発生させる磁石；
前記磁石と前記ピストンロッドとの間に位置し、磁場の変化を感知して電気的信号を出力する巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサー；
前記巨大磁気抵抗センサーの出力信号を処理して矩形波を出力する信号処理部；
前記磁石、前記巨大磁気抵抗センサー；及び
前記信号処理部を支持するハウジング；
とを含むことを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項７】
前記ＧＭＲセンサーは、第１の抵抗素子及び第２の抵抗素子の直列連結対と第３の抵抗素子及び第４の抵抗素子の直列連結対が互いに並列に連結される構造を有し、
前記電気的信号は、前記第１の抵抗素子及び前記第２の抵抗素子の間の第１のノードと前記第３の抵抗素子及び前記第４の抵抗素子の間の第２のノードの間で磁場の変化に応じて発生する出力電圧であることを特徴とする請求項６に記載のダンパー。
【請求項８】
前記ＧＭＲセンサーは、それぞれ磁場の変化を感知して電気的信号を出力する第１のサブセンサー及び第２のサブセンサーを備え、
前記第１のサブセンサーの先端部と前記第２のサブセンサーの先端部は前記ピストンロッドの移動方向に沿って離隔されており、前記ピストンロッドが移動すれば、前記第１のサブセンサーの出力信号と前記第２のサブセンサーの出力信号が時差を置いて生成されることを特徴とする請求項６に記載のダンパー。
【請求項９】
前記信号処理部は、
前記ＧＭＲセンサーの出力信号を増幅する信号増幅部；
前記信号増幅部で増幅された信号を矩形波に変換して外部に伝送するデジタル変換部；
とを含むことを特徴とする請求項６に記載のダンパー。
【請求項１０】
前記ハウジングは、一端に開口部を備え、前記ＧＭＲセンサーは前記開口部を密閉するＰＣＢ基板の外側に搭載されることを特徴とする請求項６に記載のダンパー。
【請求項１１】
前記ＧＭＲセンサーの外側には保護カバーが設けられることを特徴とする請求項１０に記載のダンパー。
【請求項１２】
前記磁石は、前記ＰＣＢ基板の内側に固定される永久磁石であることを特徴とする請求項１０に記載のダンパー。
【請求項１３】
前記ハウジングの内側には、前記信号処理部と付属回路を搭載する第２のＰＣＢ基板が設けられ、前記ＰＣＢ基板と前記第２のＰＣＢ基板はＦＰＣＢを通じて電気的に連結されることを特徴とする請求項１０に記載のダンパー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２７５１３７（Ｐ２００８−２７５１３７Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３２５６２（Ｐ２００７−１３２５６２）
【出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（５０７１６４０３２）エス アンド ティー デウ コー リミテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（５０７１６４０３２）エス アンド ティー デウ コー リミテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
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