(57)【要約】【課題】簡単な構成で車輪に生じる横力を迅速且つ良好に検出することが可能な車輪の状態検出装置を提供することを目的とする。また、車輪の回転及び横力を共に検出することが可能な車輪の状態検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】回転体に対して固定された被検出体に対して所定の間隔を有して対向配置された検出素子から、被検出体の回転に応じて出力される交流の検出信号Ｓを受け取る受取部１と、検出信号Ｓの波高値を検出する波高値検出部２と、検出信号Ｓの周期に応じた周期を有する周期信号Ｆ１を生成する周期信号生成部３と、回転体の回転軸方向に沿った方向から回転体に印加される横力を示す横力検出信号Ｆ３を波高値に応じて生成する横力検出信号生成部５とを備える。【選択図】図３
2010085241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に対して固定された被検出体に対して所定の間隔を有して対向配置された検出素子から、前記被検出体の回転に応じて出力される交流の検出信号を受け取る受取部と、
前記検出信号の波高値を検出する波高値検出部と、
前記検出信号の周期に応じた周期を有する周期信号を生成する周期信号生成部と、
前記回転体の回転軸方向に沿った方向から前記回転体に印加される横力を示す横力検出信号を、前記波高値に応じて生成する横力検出信号生成部と、
を備える車輪の状態検出装置。
【請求項２】
前記周期信号と前記横力検出信号とを合成して１つの出力信号として出力する出力部を備える請求項１に記載の車輪の状態検出装置。
【請求項３】
前記出力信号は、前記周期信号が示す周期情報をパルス波形の出現周期によって示し、前記横力検出信号が示す横力情報を前記周期信号のパルス波形の波高値又は前記周期信号のパルス幅によって示す信号である請求項２に記載の車輪の状態検出装置。
【請求項４】
前記出力信号は、前記周期信号が示す周期情報をパルス波形の出現周期によって示し、前記横力検出信号が示す横力情報を前記周期信号とは別のパルス波形のパルス列によるシリアル値によって示す信号であり、
前記周期信号は、前記出力信号の基準値から正負何れか一方側に波高を有する波形により出力され、
前記横力検出信号は、正負何れか他方側に波高を有する波形により出力される請求項２に記載の車輪の状態検出装置。
【請求項５】
前記検出信号の波高よりも小さい値に設定された所定の変化量を超えて前記検出信号が変化するごとに変化検出信号を生成する変化検出信号生成部と、
前記周期信号と前記横力信号と前記変化検出信号とを合成して１つの出力信号として出力する出力部とを備える請求項１に記載の車輪の状態検出装置。
【請求項６】
前記出力信号は、前記周期信号が示す周期情報をパルス波形の出現周期によって示し、前記横力検出信号が示す横力情報を前記周期信号のパルス波形の波高値又はパルス幅によって示し、前記変化検出信号が示す変化情報を前記周期信号とは別のパルス波形によって示す信号であり、
前記周期信号は、前記出力信号の基準値から正負何れか一方側に波高を有する波形により出力され、
前記変化検出信号は、正負何れか他方側に波高を有する波形により出力される請求項５に記載の車輪の状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転に応じて出力される交流の検出信号に基づいて、回転体の回転状態を示す出力信号を出力するセンサ信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＢＳ（anti lock braking system）、横滑り防止装置（ESC : Electronic Stability Control）、タイヤ空気圧監視システム（TPMS：tire pressure monitoring system）など、車両の状態や挙動を検出して、その結果をフィードバックして車両を制御するシステムが種々の車両に採用されてきている。このようなシステムにおいて、車両の状態や挙動を検出するセンサ及びセンシングシステムは非常に重要である。
【０００３】
特開２００８−１６２３０３号公報（特許文献１）には、旋回中の車両のヨー方向の挙動を修正するための車両挙動制御装置（横滑り防止装置）の技術が開示されている。この装置は、横方向加速度センサにより車両の横加速度を検出し、ヨーレートセンサにより車両のヨーレートを検出して、車両のヨー方向の挙動を安定化させるべく、運転者による車両の操縦を補助する装置である。
【０００４】
特開平７−１８３５９１号公報（特許文献２）には、車両の回転体（車輪やモータ、発電機など）の回転速度などの回転状態を検出する回転検出装置のセンサ信号処理装置の技術が開示されている。このセンサ信号処理装置は、回転体の回転に応じた磁気の変化を検出するセンサ部から検出信号を受け取り、回転体の回転速度に応じたパルス信号を出力する。マイクロコンピュータなどの制御回路は、受け取ったパルス信号の立ち上がり時期や立ち下がり時期などの変化点の時間差に基づいて、回転体の回転速度等を得ることができる。このような回転検出装置は、例えば回転体としての自動車の車輪の回転速度を検出して、ＡＢＳなどの制御に利用される。
【０００５】
特開平８−２２７４９２号公報（特許文献３）には、タイヤの空気圧を測定し、測定した空気圧情報を微弱電波等を用いてワイヤレス送信する空気圧モニタ装置の技術が開示されている。また、特開平１０−３０９９１４号公報（特許文献４）には、特許文献２のような回転検出装置の信号ラインを空気圧モニタ装置の受信アンテナとして兼用する技術が提案されている。
【０００６】
特開２００６−２９０２２８号公報（特許文献５）には、車両の車輪に発生する横力を算出する車輪横力算出装置の技術が開示されている。この装置は、当該車輪の所定部位の加速度情報を取得してその結果を車両側にワイヤレス送信するセンサユニットを各車輪に備えて構成されている。各センサユニットは、加速度センサと送信器とを有した送信ユニットを備えて構成されている。
【０００７】
日経オートモーティブテクノロジー２００８年５月号（非特許文献１）には、ＥＳＣ、ＡＢＳ、ＴＰＭＳ等の普及に伴い、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を活用したセンサの開発が促進されていることが紹介されている。ここでは、例えば、ＴＰＭＳの空気圧センサと共にＭＥＭＳ技術を利用した高精度な加速度センサを車輪に搭載する例が示されている。この記事によれば、この加速度センサの出力をＥＳＣに利用する場合、ヨーレートセンサを用いるよりも早く横滑りの兆候を見つけることができるとされる。加速度センサは、車輪の横力も測定しているので、スラローム走行による比較実験によって、ヨーレートセンサを用いる場合に比べて０．２秒早く検出できることが確認されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１６２３０３号公報（第１、２４段落、図１等）
【特許文献２】特開平７−１８３５９１号公報（第９〜１１段落、図３等）
【特許文献３】特開平８−２２７４９２号公報（第３４〜４６段落、図１〜３等）
【特許文献４】特開平１０−３０９９１４号公報（第１１〜１２段落、図１、２等）
【特許文献５】特開２００６−２９０２２８号公報（第４、２２、３４段落、図１、２等）
【非特許文献１】日経オートモーティブテクノロジー２００８年５月号第１００〜１０５ページ「車両の動きをＭＥＭＳでつかむ」、第１０５頁左欄第２１行〜中央欄第２行等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非特許文献１に記載されているように、車輪の横力を検出する上では、特許文献１のようにヨーレートセンサを用いるよりも、車輪で直接横力を検出する方が好ましい。その点において、特許文献５に記載されているように、車輪の内部に設けた加速度センサによって横力を検出してワイヤレス送信することは優れた手法である。非特許文献１によれば、横滑りの兆候を０．２秒早く掴むことが可能となる。また、特許文献３に記載されているように車輪の空気圧センサはその出力をワイヤレス送信している。従って、非特許文献１に記載されているように、空気圧センサと加速度センサとの両方を車輪内に設けてワイヤレス送信によりそれらの検出結果が共に伝送されると好適である。
【００１０】
上述したように、今日では車両の挙動を掴んでフィードバック制御を実施するために、種々のセンサが車両に搭載され、その数は増加の一途をたどっている。従って、回転検出装置の配線を空気圧モニタの受信アンテナと兼用したり、加速度センサと空気圧モニタの空気圧センサとの両方を車輪内に設けたりするなど、複数のセンサの協働や、同一箇所への配置を促進することは、コストの低減や部品点数の削減等に寄与する。特に、センサ素子等を追加することなく、信号処理の工夫によって複数の事象を検出することができれば、実質的な部品点数の増加もなく、コスト上昇も抑えられるので非常に好適である。横滑り防止装置は、現在ではＡＢＳなどに比べて自動車への搭載率が低いものの、今後搭載率の上昇が期待される。横滑り防止装置にとって重要な横力の検出は、事象の発生に対して迅速に行われることが好ましく、また、上述したような車両を取り巻く環境に鑑みて、低コストなセンサによって実現されることが好ましい。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて創案されたもので、簡単な構成で車輪に生じる横力を迅速且つ良好に検出することが可能な車輪の状態検出装置を提供することを目的とする。また、車輪の回転及び横力を共に検出することが可能な車輪の状態検出装置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】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る車輪の状態検出装置の特徴構成は、
回転体に対して固定された被検出体に対して所定の間隔を有して対向配置された検出素子から、前記被検出体の回転に応じて出力される交流の検出信号を受け取る受取部と、
前記検出信号の波高値を検出する波高値検出部と、
前記検出信号の周期に応じた周期を有する周期信号を生成する周期信号生成部と、
前記回転体の回転軸方向に沿った方向から印加される前記回転体の横力を示す横力検出信号を、前記波高値に応じて生成する横力検出信号生成部と、
を備える点にある。
【００１３】
回転体には回転軸に沿った方向の力である横力が印加される場合がある。この横力によって回転体が回転ブレを生じ、この回転ブレによって、対向配置される検出素子と被検出体との間の所定の間隔に変化が生じる。その結果、検出素子における磁界の強さないしは磁束の大きさが変化するので、検出素子が出力する検出信号の交流成分における振幅（波高値）が変化する。検出信号は、このような波高値の変化の他、温度変化による直流成分の増減などによる変化も生じる。そこで、正確に交流周波数を検出するべく、検出信号の周期に応じた周期を有する周期信号を生成する周期信号生成部が設けられる。周期信号生成部は、例えば、変化する検出信号の波高値に応じて設定されるしきい値に基づいてパルス状の周期信号を生成すると好適である。一方、波高値の変化分を打ち消すことなく、変化の度合いを検出すれば、回転体に印加される横力を検出することが可能となる。本発明では、波高値検出部により検出された波高値に応じて、横力を示す横力検出信号を生成する横力検出信号生成部が設けられる。検出信号の周期に応じた周期を有する周期信号を生成する機能は、特許文献２等によって提案されてきた。しかし、これまでは、横力が検出信号に与える影響を打ち消すことを考慮した信号処理が検討されてきた。本発明によれば、周期信号を生成するために利用される被検出体や検出素子は、ほぼそのままで、検出素子からの信号の信号処理の機能を僅かに追加するだけで、回転速度に加えて横力も検出することが可能な車輪の状態検出装置を提供することが可能となる。その結果、簡単な構成で車輪に生じる横力を迅速且つ良好に検出することが可能な車輪の状態検出装置を提供することが可能となる。また、車輪の回転及び横力を共に検出することが可能な車輪の状態検出装置を提供することが可能となる。上述したように、今日では車両の挙動を掴んでフィードバック制御を実施するために、種々のセンサが車両に搭載され、その数は増加の一途をたどっている。本発明によれば、特に、センサ素子等を追加することなく、信号処理の工夫によって複数の事象を検出することができるので、実質的な部品点数の増加もなく、コスト上昇も抑えられて非常に好適である。また、横滑り防止装置にとって重要な走行車両の横力の検出は、事象の発生に対して迅速に行われることが好ましく、車体側に搭載されたヨーレートセンサ等を用いるよりも、回転体としての車輪において検出されることが好ましい（例えば、非特許文献１）。本発明によれば、回転体としての車輪において横力を検出することが可能となるので、車輪の状態検出装置の検出結果は、横滑り防止装置にとって非常に有用なものとなる。
【００１４】
また、本発明に係る車輪の状態検出装置は、前記周期信号と前記横力信号とを合成して１つの出力信号として出力する出力部を備えると好適である。
【００１５】
回転速度を知るために、既に車両の状態検出装置が搭載されていた場合、当該装置に横力検出機能を付加すると、横力の検出結果を得るために信号線を追加する必要が生じる。しかし、周期信号と横力検出信号とを合成して、１つの信号線を介して出力すれば、信号線を追加することなく、横力を検出する機能を容易に追加することが可能となる。
【００１６】
また、本発明に係る車輪の状態検出装置の前記出力信号は、前記周期信号が示す周期情報をパルス波形の出現周期によって示し、前記横力検出信号が示す横力情報を前記周期信号のパルス波形の波高値又は前記周期信号のパルス幅によって示す信号であると好適である。
【００１７】
周期信号はパルス信号の変化点によって周期（回転速度・回転数）を示すことができる。従って、周期信号のパルス幅は周期信号を利用する制御装置等が周期信号のパルスを認識できるだけの幅が確保されていれば足りる。つまり、周期信号のパルス波形のパルス幅や波高値自体には特別な意味はない。従って、周期信号のパルス幅や波高値を横力検出信号の横力情報を示すものとして用いると、周期信号の基本機能である周期情報をなんら損なわせることなく、１つの信号によって良好に周期情報と横力情報とを伝達することができる。
【００１８】
また、本発明に係る車輪の状態検出装置の前記出力信号は、前記周期信号が示す周期情報をパルス波形の出現周期によって示し、前記横力検出信号が示す横力情報を前記周期信号とは別のパルス波形のパルス列によるシリアル値によって示す信号であり、
前記周期信号は、前記出力信号の基準値から正負何れか一方側に波高を有する波形により出力され、
前記横力検出信号は、正負何れか他方側に波高を有する波形により出力されると好適である。
【００１９】
周期信号はパルス信号の変化点によって周期（回転速度・回転数）を示すことができるので、そのパルス幅は検出信号の周期に対して遙かに狭幅なパルス幅で充分である。従って、周期信号のパルスとパルスとの間に、パルスの存在しない状態を長く設けることができる。そして、その期間に周期信号とは別のパルスを出力させることができる。横力情報を周期信号とは別のパルス波形のパルス列によるシリアル値によって示すと、横力検出信号を受け取る制御装置は、デジタル値として横力情報を得ることができる。その結果、当該制御装置は、振幅（波高値）やパルス幅などを測定したり、測定結果から横力を演算したりする負荷が軽減される。
【００２０】
また、本発明に係る車輪の状態検出装置は、
前記検出信号の波高値よりも小さい値に設定された所定の変化量を超えて前記検出信号が変化するごとに変化検出信号を生成する変化検出信号生成部を備え、前記周期信号と前記横力信号と前記変化検出信号とを合成して１つの出力信号として出力する出力部を備えると好適である。
【００２１】
周期信号と横力信号と変化検出信号とが合成されて１つの出力信号として出力されるので、１つの信号線で回転体に関する複数の挙動を伝達することができる。本構成によれば、所定の変化量を超えて検出信号が変化するごとに生成される変化検出信号は、周期信号及び横力検出信号と合成されて１つの出力信号として出力される。出力信号は、横力検出信号の他、主として回転体の回転速度を示す情報が付加された周期信号と、主として回転体が回転状態であることを示す情報が付加された変化検出信号とを含むこととなる。ここで、「主として」というのは、周期信号も回転体が回転状態であることを示す情報を有し、変化検出信号もその出力間隔によって回転体のおおよその回転速度を示す情報を有するからである。ところで、回転体の回転速度が遅い場合、単位時間当たりに周期信号が出力される頻度は低下するが、周期信号が出力されない期間には変化検出信号が出力される。このため、単位時間当たりに回転に応じて何らかの信号が出力される頻度が増加する。その結果、回転体の回転速度を示す情報と、回転体が回転状態であることを示す情報とが、回転体の回転速度に拘わらず、特に回転体の回転速度が低速な場合であっても良好に伝達される。出力信号を受け取る制御回路等は、これにより良好に車輪の挙動を知ることが可能となる。
【００２２】
また、本発明に係る車輪の状態検出装置の出力信号は、前記周期信号が示す周期情報をパルス波形の出現周期によって示し、前記横力検出信号が示す横力情報を前記周期信号のパルス波形の波高値又はパルス幅によって示し、前記変化検出信号が示す変化情報を前記周期信号とは別のパルス波形によって示す信号であり、
前記周期信号は、前記出力信号の基準値から正負何れか一方側に波高を有する波形により出力され、
前記変化検出信号は、正負何れか他方側に波高を有する波形により出力されると好適である。
【００２３】
周期信号と変化検出信号とは、異なる波形を有して区別可能な状態で合成されているので、合成された後の出力信号を受け取る制御回路等は容易に両信号を識別することができる。また、周期信号は、パルスの変化点によって周期（回転速度・回転数）を示すことができるので、パルス幅やパルスの波高値は周期信号を利用する制御装置等が周期信号のパルスを認識できる値であれば問題はない。従って、周期信号のパルス幅や波高値を横力検出信号の横力情報を示すものとして用いると、周期信号の基本機能である周期情報を損なわせることなく、１つの信号によって良好に周期情報と横力情報とを伝達することができる。このように、１つの出力信号によって、良好に回転体に関する３種類の情報を伝達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の実施形態を車両の車輪の回転状態を検出して、回転情報をＡＢＳや横滑り防止装置などの制御を行うＥＣＵ（electronic control units）に出力する車輪の状態検出装置を例として説明する。図１は、回転体と被検出体と回転状態検出素子との関係を模式的に示す側面図である。図２は、図１の被検出体のIIの方向からの矢視図である。
【００２５】
本実施形態において、回転体は車両の車輪９である。当該車輪９の回転状態を検出するための被検出体として、マグネットロータ８が車輪９に対して固定されて設けられている。マグネットロータ８は、車輪９に直接に固定されていても良いし、図１に示すように、車輪９を固定するシャフト７（回転軸）に固定されていても良い。車輪９の回転（マグネットロータ８の回転）を検出するための検出素子であるセンサ１０は、ハブベアリング等、車輪９と共に回転しない車両側に取り付けられる。センサ１０は、マグネットロータ８に対して所定の間隔Ａを有して対向配置される。センサ１０は、ホール素子やホール素子を備えたホールＩＣなどの磁気検出センサである。
【００２６】
センサ１０は、車輪９及びマグネットロータ８の回転に応じて交流の検出信号Ｓを出力する。マグネットロータ８には、図２に示すように所定ピッチでＮ極及びＳ極が交互に設けられており、ＮＳ両極がセンサ１０を通過することによって交流の検出信号Ｓが出力される。マグネットロータ８がセンサ１０を通過する速度によって検出信号Ｓの交流周波数が変化する。これによって、マグネットロータ８と一体回転する車輪９の回転速度（所定時間当たりの回転数）を知ることができる。センサ１０による磁気検出の原理については、公知であるので、詳細な説明は省略する。
【００２７】
ところで、車両の走行に伴って、車輪９には図１におけるシャフト７に沿った方向の力が印加される。本願においては、このシャフト７（回転軸）に沿った方向から印加される力を以下「横力」と称する。この横力により、車輪９は図１に矢印Ｂで示すように、回転ブレを生じる。この回転ブレによって、対向配置されるセンサ１０とマグネットロータ８との間の所定の間隔Ａに変化が生じる。その結果、センサ１０の磁界の強さないしは磁束の大きさが変化するので、センサ１０が出力する交流成分の検出信号Ｓの振幅（波高値）が変化する。検出信号Ｓは、このような波高値の変化の他、温度変化による直流成分の増減などもあるので、車輪の状態検出装置は、正確に交流周波数を検出するべく、以下のような信号処理を行う。
【００２８】
図３は、本発明の車輪の状態検出装置の構成の一例を模式的に示すブロック図である。車輪の状態検出装置は、図３に示すように、受取部１と、波高検出部２と、周期信号生成部３と、第１出力部４とを備えて構成されている。受取部１は、上述したように、回転体の回転に応じて出力される交流の検出信号Ｓを受け取る機能部である。回転センサなどのセンサから出力される検出信号Ｓは高インピーダンスの信号であることが多い。受取部１は、入力インピーダンスが高く、出力インピーダンスが低いバッファ１１などを備えて構成される。波高検出部２は、検出信号Ｓの波高を検出する機能部である。周期信号生成部３は、検出信号Ｓの波高に応じて設定されるしきい値（Ｔｈ）に基づいて検出信号Ｓの周期に応じた周期を有する周期信号Ｆ１を生成する機能部である。詳細については後述する。第１出力部４Ａ（出力部４）は、周期信号（Ｆ１）を出力信号（ＦＡ（Ｆ））として出力する機能部である。尚、図３に示すブロック図には、さらに横力検出信号生成部５、第２出力部４Ｂ（出力部４）も含まれているが、これらについては後述する。
【００２９】
初めに、波高検出部２及び周期信号生成部３の機能について詳述する。本実施形態では、検出信号Ｓをデジタル変換して、デジタル信号処理する場合を例として説明する。図４は、検出信号Ｓをデジタルカウント値Ｄへ変換する方法の一例を示す説明図であり、図５は、周期信号Ｆ１を生成する方法の一例を示す説明図である。図３に示すように、本実施形態において、波高検出部２は、Ａ／Ｄ変換部２１と、反転しきい値設定部２２と、コンパレータ２３と、カウンタ２４と、レジスタ２５とを有して構成される。そして、検出された波高値に基づいて、周期信号生成部３が周期信号Ｆ１を生成する。
【００３０】
上述したように、受取部１において検出信号Ｓはインピーダンス変換されており、この際、同時に信号の増幅処理等を施されることも可能である。従って、厳密には受取部１が受け取る検出信号Ｓではなく、受取部１から出力される信号がデジタル変換されることになるが、情報処理上の信号処理においては、受取部１の前後において同様の信号であると考えることができる。従って、以下、受取部１から出力される信号についても、検出信号Ｓと称して説明する。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換部２１は、検出信号Ｓを所定の条件に従ってデジタル変換する機能部であり、Ａ／Ｄコンバータを有して構成される。Ａ／Ｄコンバータには、フラッシュ型、逐次比較型、積分型など種々の種類のものがあり、変換速度や変換精度などに応じて、適宜最適なものが選択される。また、Ａ／Ｄコンバータの出力形態も、アナログの入力に対して絶対的な値をデジタル値として出力するものや、アナログの入力が所定量の変化をするごとにトリガ信号を出力するものなど、種々の形態のものがあり、適宜選択される。本実施形態においては、絶対的な値をデジタル値として出力するものではなく、所定量の変化（所定のステップ）ごとに、トリガ信号を出力するタイプのＡ／Ｄコンバータが用いられる場合を例として説明する。
【００３２】
本実施形態において、このタイプのＡ／Ｄコンバータを用いるのは以下の対策のためである。つまり、回転センサの検出信号Ｓの振幅中心が揺れた場合、即ち、直流分のオフセットに変動が生じた場合であっても、検出信号Ｓの振幅（波高）に応じて適切な信号処理を可能とするためである。直流分のオフセットは、カップリングコンデンサや直流バイアスなどを利用した別の信号処理回路によって解消させることも可能である。当業者であれば、以下に示す本実施形態の説明を理解して、絶対的な値をデジタル値として出力するタイプのＡ／Ｄコンバータを用いて本発明のセンサ信号処理装置を構成することが可能であろう。従って、本実施形態は本発明を限定するものではない。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部２１は、検出信号Ｓが所定量だけ変化するごとに、具体的には、振動する波形のピークＰの側に向かって所定量だけ変化するごとに、トリガ信号を出力する。振動する波形の波高値のことを「ピーク・トゥ・ピーク（peak to peak）」と称するように、本実施形態において「波形のピークＰ」とは、波形の山側及び谷側の双方を指すものとする。図４に示すように、所定の反転しきい値ＲよりもピークＰの側において、トリガ信号が出力され、このトリガ信号がカウンタ２４において計数されて、デジタルカウント値Ｄとなる。図４において、正弦波状の検出信号Ｓに沿って、階段状に変化し、５、６、７・・・２４、２５と値が付記されたものがデジタルカウント値Ｄである。反転しきい値Ｒについては後述する。
【００３４】
検出信号ＳがピークＰに達すると、ピークＰに向かって検出信号Ｓが所定量だけ変化することがなくなる。従って、デジタルカウント値Ｄは、検出信号ＳのピークＰの近傍において一定値が継続する状態となる。図４に示す例においては、デジタルカウント値Ｄが２５において継続しており、デジタルカウント値Ｄのピーク値ＤPとなっている。カウンタ２４がアップ・ダウン・カウンタであり、検出信号ＳがピークＰの方向及びその反対方向に所定量だけ変化した場合に、それぞれ異なるトリガ信号がＡ／Ｄ変換部２１から出力される構成であれば、検出信号Ｓの波形に応じたデジタルカウント値Ｄを得ることが可能である。しかし、この場合には、ノイズなどにより検出信号ＳがピークＰ以外の位置で増減した場合にも追従してしまう可能性が生じる。そこで、本実施形態においては、カウンタ２４はアップ・カウンタとして構成される。そして、検出信号Ｓが逆方向へ変化する（ピークＰとは反対方向への変化する）際には、デジタルカウント値Ｄの複数カウント分に相当する所定の変化幅ｈを超えた場合に、ピークＰを超えて反転したと判定されるように構成される。つまり、ヒステリシスが設定される。
【００３５】
具体的には、本実施形態においては、反転しきい値設定部２２において、検出信号ＳがピークＰを超えて反転したか否かを判定するための反転しきい値Ｒが設定される。ここでは、反転しきい値Ｒは、デジタルカウント値Ｄの５カウント分に当たる変化幅ｈを有して設定される。Ａ／Ｄ変換部２１は、最新のトリガ信号の出力時の検出信号Ｓのアナログ値（又は、Ａ／Ｄ変換しきい値であるアナログ値）を反転しきい値設定部２２に伝達する。反転しきい値設定部２２は、受け取った当該アナログ値に所定の変化幅ｈ（ヒステリシス値）を加味して、反転しきい値Ｒを設定する。検出信号Ｓが上昇している時（ピークＰが山側の時）には、当該アナログ値から上記ヒステリシス値ｈが減算されて、反転しきい値Ｒが設定される。検出信号Ｓが下降している時（ピークＰが谷側の時）には、当該アナログ値に上記ヒステリシス値ｈが加算されて、反転しきい値Ｒが設定される。
【００３６】
反転しきい値Ｒは、反転判定部として機能するコンパレータ２３に入力される。コンパレータ２３は、検出信号Ｓと反転しきい値Ｒとを比較して、検出信号ＳがピークＰを超えて反転したか否かを判定する。コンパレータ２３からの判定出力を受け取ったカウンタ２４は、デジタルカウント値Ｄのピーク値ＤPをレジスタ２５に転送して記憶させると共に、自身（カウンタ２４）のデジタルカウント値Ｄをプリセットする。図２に示す例では、カウンタ２４は、レジスタ２５にデジタルカウント値Ｄのピーク値ＤPとして「２５」を記憶させ、自身（カウンタ２４）のデジタルカウント値Ｄを「５」にプリセットする。プリセットされる値「５」は、上記ヒステリシス値ｈに対応するデジタルカウント値Ｄのステップ数である。
【００３７】
コンパレータ２３からの判定出力を受けたＡ／Ｄ変換部２１は、それ以降は、当該判定出力を受け取る前とは逆方向へ検出信号Ｓが所定量変化した場合に、トリガ信号を出力する。このトリガ信号により、カウンタ２４はデジタルカウント値Ｄをインクリメントする。また、コンパレータ２３からの判定出力を受けた反転しきい値設定部２２は、反転しきい値Ｒを設定する際の演算方法を切り替える。即ち、反転しきい値設定部２２は、Ａ／Ｄ変換部２１から受け取る上記アナログ値に対してヒステリシス値ｈを「減算」するか、「加算」するかの切り替えを行う。
【００３８】
周期信号生成部３は、レジスタ２５から最新のデジタルカウント値Ｄのピーク値ＤPを取得してしきい値Ｔｈを設定する。本実施形態において、このしきい値Ｔｈは、周期信号判定用のしきい値である。しきい値Ｔｈは、ピーク値ＤPに対して所定の係数ｋを乗じることによって設定される。尚、しきい値Ｔｈがレジスタ２５において設定されて、周期信号生成部３がしきい値Ｔｈをレジスタ２５から取得する構成であってもよい。いずれにせよ、周期信号生成部３は、しきい値Ｔｈとカウンタ２４から取得するデジタルカウント値Ｄとに基づいて、周期信号Ｆ１の出力タイミングを決定する。つまり、周期信号生成部３は、必ずしも周期信号Ｆ１の波形を生成する必要はなく、パルス波形の変化点など、出力タイミングを決定すれば足りる。波形生成に関しては、第１出力部４Ａ（出力部４）において実施するように構成されれば充分である。
【００３９】
以下、具体的な数値を用いて説明する。ここでは、理解を容易にするために波形を生成する場合を例として説明する。図５における検出信号Ｓの左側の谷のピーク値ＤPは「２３」である。例えば、係数ｋが０．８の場合、しきい値Ｔｈは「１８」となる。ここでは、説明を容易にするために端数は切り捨てとする。カウンタ２４から受け取るデジタルカウント値Ｄが「１８」となると、周期信号生成部３は周期信号Ｆ１を生成する。周期信号Ｆ１は、基準値Ｃから正方向へ信号レベルＰＬの波高、幅Ｗ１のパルス幅を有するパルスとして生成される。パルス幅Ｗ１（Ｗ）は、検出信号Ｓの周期に比べて充分に狭幅である。例えば、車両の時速が２０ｋｍ／ｈの場合に、周期Ｔが８〜１０ｍｓであると仮定すれば、パルス幅は０．１ｍｓ程度とすると好適である。
【００４０】
また、図５における検出信号Ｓの山のピーク値ＤPは「２５」である。この場合、しきい値Ｔｈは「２０」となる。カウンタ２４から受け取るデジタルカウント値Ｄが「２０」となると、周期信号生成部３は上記と同様の波高（Ｃ→ＰＬ）及びパルス幅（Ｗ１）を有する周期信号Ｆ１を生成する。
【００４１】
周期信号Ｆ１は、検出信号Ｓの山と谷とにおいて１つずつ生成される。従って、周期信号Ｆ１のパルス間隔は、検出信号Ｓの半周期（＝Ｔ／２）となる。このように、周期信号生成部２は、検出信号Ｓの波高（ピーク値ＤP）に応じて設定されるしきい値Ｔｈに基づいて検出信号Ｓの周期に応じた（周期に比例する）周期を有する周期信号Ｆ１を生成する。
【００４２】
ここで、車輪９に横力Ｙが印加された場合を考える。図６は、車輪９に横力Ｙが印加され、車輪９に回転ブレが生じてセンサ１０から出力される検出信号Ｓの振幅（波高値）が変化する例を模式的に示す波形図である。周期検出信号Ｆ１は、上述したような信号処理により、車輪９が定速で回転していれば、振幅（波高値）の変化に拘わらず一定の間隔で出力される。ここで、波高値ＰＰ（ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰ）の変化に着目すると、図１に基づいて上述したように、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰは、車輪９に横力Ｙが印加された場合に変化する。従って、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰによって横力Ｙの大きさを知ることができる。図３に示すように、本発明の車輪の状態検出装置は、横力検出信号生成部５と、第２出力部４Ｂ（出力部４）を有している。横力検出信号生成部５は、波高検出部２により検出されたピーク・トゥ・ピークの値ＰＰに基づいて横力検出信号Ｆ３を生成する。尚、周期信号生成部３と同様、横力検出信号生成部６は、必ずしも横力検出信号Ｆ３の波形を生成する必要はなく、パルス波形の変化点など、出力タイミングを決定すれば足りる。波形生成に関しては、第２出力部４Ｂ（出力部４）において実施するように構成されれば充分である。
【００４３】
図６には、横力検出信号Ｆ３の波形例として３つのパターンを例示した。第１の例は、横力Ｙの大きさ、つまり、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰの大きさをパルス波形の波高で示している。第１の例の横力検出信号Ｆ３ａは、基準電圧（あるいは基準電流）ｒｅｆからの波高値によって、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰを示している。また、図中の基準Ｚは、横力Ｙがゼロの時を示している。図１に示した構造から明らかなように、横力Ｙの掛かる方向によって、マグネットロータ８とセンサ１０との所定の間隔Ａの長さが変化する。従って、横力Ｙがゼロのポイントを規定することによって横力Ｙの掛かる方向も検出することが可能である。パルス波形の波高値の切り換えは、図６に示すように周期信号Ｆ１の出力タイミングに同期させると好適である。
【００４４】
第２の例は、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰの大きさをパルス列によるシリアルデータで示すものである。図７は、シリアルデータにより横力Ｙを示す横力検出信号Ｆ３ｂの例を示す波形図である。図７に示す例では、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰを８ビットのシリアル値で示しており、８つのパルスの有無によって各ビットの有無を示している。図７に示す例では、１０１０００１０（binary）のシリアル値を示している。このシリアル値は、例えば、デジタルカウント値の１６２や、１６２ｍＶなどを示すことができる。尚、分解能の関係で偶数の値しか存在しないような場合には、最下位ビットを省き、７ビットで表現してもよい。横力検出信号Ｆ３ｂも、第１の例の横力検出信号Ｆ３ａと同様、周期信号Ｆ１の出力タイミングに合わせてパルス列を出力すると好適である。
【００４５】
第３の例は、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰの大きさをパルス波形のパルス幅によって示している。第３の例の横力検出信号Ｆ３ｃも、第１及び第２の例の横力検出信号Ｆ３ａ及びＦ３ｂと同様に、周期信号Ｆ１の出力タイミングに合わせてパルスを出力すると好適である。
【００４６】
このように、信号処理の機能部を僅かに追加するだけで、回転速度に加えて横力Ｙも検出することが可能な車輪の状態検出装置を提供することが可能となる。上述したように、今日では車両の挙動を掴んでフィードバック制御を実施するために、種々のセンサが車両に搭載され、その数は増加の一途をたどっている。本発明によれば、特に、センサ素子等を追加することなく、信号処理の工夫によって複数の事象を検出することができるので、実質的な部品点数の増加もなく、コスト上昇も抑えられて非常に好適である。また、横滑り防止装置にとって重要な検出情報となる車両走行時の横力Ｙの検出は、事象の発生に対して迅速に行われることが好ましく、車体側に搭載されたヨーレートセンサ等を用いるよりも、車輪９において検出されることが好ましい（例えば、非特許文献１）。本発明によれば、車輪９において横力Ｙが検出されるので、車輪の状態検出装置の検出結果は、横滑り防止装置にとって非常に有用なものとなる。
【００４７】
〔第２実施形態〕
上記第１実施形態においては、図３に示すように、第１出力部４Ａと第２出力部４Ｂとの２つの出力部４を有し、回転速度を示す周期信号Ｆ１と、横力Ｙの大きさを示す横力検出信号Ｆ３とをそれぞれ別の信号として出力する例を示した。しかし、回転速度を知るために、既に車両の状態検出装置が搭載されていた場合、横力Ｙの検出結果を得るために、つまり出力信号ＦＢを出力するために信号線を追加する必要が生じる。そこで、第２実施形態では、周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３とを合成して１つの出力信号Ｆとして、この出力信号Ｆを１つの信号線を介して出力する。これによって、回転速度を知るために既に車両の状態検出装置が搭載されていた場合であっても、信号線を追加することなく、横力Ｙを検出する機能を容易に追加することが可能となる。
【００４８】
図８は、車輪の状態検出装置の第２構成例を模式的に示すブロック図である。受取部１、波高検出部２、周期信号生成部３、横力検出信号生成部５については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。出力部４の構成は、基本的には第１実施形態の第１出力部４Ａ及び第２出力部４Ｂと同様である。但し、本第２実施形態では、周期信号生成部３及び横力検出信号生成部６において生成された、又は出力の仕様（タイミング等）が決定された周期信号Ｆ１及び横力検出信号Ｆ３を合成して１つの出力信号Ｆとして出力する点において第１実施形態とは異なる。
【００４９】
図９は、周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３との第１の合成例を示す波形図である。本例では、図６に示した周期信号Ｆ１と、パルス波形の波高により横力Ｙを示す横力検出信号Ｆ３ａとを合成した出力信号Ｆａ（Ｆ）を示している。ここでは、２つの例を示しており、図中の出力信号Ｆａ１は、単純に周期信号Ｆ１の波高を伸縮させることによって横力検出信号Ｆ３ａを合成した例である。また、図中の出力信号Ｆａ２は、周期信号Ｆ１のパルス幅を広げることによって、出力信号Ｆａ２を受け取るＥＣＵ等の制御装置が出力信号Ｆａ２の波高値を測定し易いパルス形状にした例である。このように、周期信号Ｆ１が示す周期情報をパルス波形の出現周期によって示し、横力検出信号Ｆ３が示す横力情報を周期信号Ｆ１のパルス波形の波高値によって示す信号とすることで、１つの出力信号Ｆによって複数の情報（周期情報と横力情報）を伝達することができる。
【００５０】
図１０は、周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３との第２の合成例を示す波形図である。本例では、図６に示した周期信号Ｆ１と、シリアルデータにより横力Ｙを示す横力検出信号Ｆ３ｂとを合成した出力信号Ｆｂ（Ｆ）を示している。ここでは、周期信号Ｆ１のパルスを正側のパルスとし、横力検出信号Ｆ３のパルスを負側のパルスとすることによって、両信号を区別可能としている。つまり、周期信号Ｆ１が示す周期情報はパルス波形の出現周期によって示され、横力検出信号Ｆ３が示す横力情報は周期信号Ｆ１とは別のパルス波形のパルス列によるシリアル値によって示される。周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３のパルスを正負何れに設定するかは任意である。出力信号Ｆの基準値（図５のＣに相当する基準値）から正負何れか一方側に波高（例えば図５のＰＬに相当する値）を有する波形により周期信号Ｆ１が出力され、正負何れか他方側に波高（例えば図１３や図１４のＮＬに相当する値）を有する波形により横力検出信号Ｆ３が出力されればよい。
【００５１】
図１１は、周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３との第３の合成例を示す波形図である。本例では、図６に示した周期信号Ｆ１と、パルス幅により横力Ｙを示す横力検出信号Ｆ３ｃとを合成した出力信号Ｆｃ（Ｆ）を示している。ここでは、２つの例を示している。図中の出力信号Ｆｃ１は、単純に周期信号Ｆ１のパルス幅を拡縮させることによって横力検出信号Ｆ３ｃを合成した例である。また、図中の出力信号Ｆｃ２は、周期信号Ｆ１のパルス幅を広げ、広げた周期信号Ｆ１のパルスの正方向に横力検出信号Ｆ３を重畳させた例を示している。重畳された横力検出信号Ｆ３のパルス幅によって、横力Ｙの大きさが示されている。つまり、互いに重畳される周期信号Ｆ１の波高値と、横力検出信号Ｆ３の波高値とが異なる波高値で出力され、周期信号Ｆ１よりも高い波高値を有して周期信号Ｆ１から突出する横力検出信号Ｆ３のパルス幅によって横力Ｙの大きさが示される。周期信号Ｆ１が示す周期情報をパルス波形の出現周期によって示し、横力検出信号Ｆ３が示す横力情報を周期信号Ｆ１のパルス幅によって示す信号とすることで、１つの出力信号Ｆによって複数の情報（周期情報と横力情報）とを伝達することができる。
【００５２】
このように、周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３とを合成して、１つの信号線を介して出力することによって、簡単な構成で車輪に生じる横力を迅速且つ良好に検出することが可能な車輪の状態検出装置を提供することが可能となる。
【００５３】
〔第３実施形態〕
ところで、車両が走行する路面に凹凸が有る場合、車輪９の回転速度が急変することがある。例えば、複数の車輪９の内の１つの車輪が路面から浮くなど、路面と車輪９との摩擦が減少して急激に回転速度が上がる場合がある。こういった路面、いわゆる悪路では、車両は低速で走行していることが多く、車輪の回転速度は遅い。このため、車輪の状態検出装置が出力する出力信号Ｆ（周期信号Ｆ１）のパルスの変化分、つまりパルスの時間差が大きくなり、出力信号Ｆを受け取るＥＣＵなどの制御回路では車輪９が回転しているか否かの判定ができない可能性がある。また、上述したように悪路の走行時に車輪９の回転速度が急激に速くなった場合、パルスの時間差が大きいため、迅速に回転速度の変化を検出することが困難になる。そこで、さらに、車輪９が回転状態であることを示す情報が出力信号Ｆに付加されると好適である。本第３実施形態では、第２実施形態の構成に対して、さらに車輪９が回転状態であることを示す情報を出力信号Ｆに付加することができる車輪の状態検出装置を提案する。
【００５４】
図１２は、車輪の状態検出装置の第３構成例を模式的に示すブロック図である。ここでは、車輪の状態検出装置は、上記第２実施形態に加え、ステップ信号生成部（変化検出信号生成部）６をさらに有して構成される。ステップ信号生成部６は、検出信号Ｓの波高よりも小さい値に設定された所定の変化量を超えて検出信号Ｓが変化するごとにステップ信号（変化検出信号）Ｆ２を生成する機能部である。出力部４は、周期信号（Ｆ１）とステップ信号（Ｆ２）と横力検出信号（Ｆ３）とを区別可能な状態で合成して１つの出力信号（Ｆ）として出力する機能部である。
【００５５】
以下、ステップ信号生成部（変化検出信号生成部）６の機能について詳述するが、特に明記しない限り周期信号Ｆ１が横力検出信号Ｆ３を含むものとして説明する。上述したように、横力検出信号Ｆ３は、周期信号Ｆ１のパルスのパルス幅や波高値によって示すことができる。そこで、説明を容易にするために、周期信号Ｆ１が横力検出信号Ｆ３を含むものとして説明する。つまり、出力部４が、周期信号Ｆ１とステップ信号Ｆ２とを区別可能な状態で合成して出力信号Ｆを生成する場合を例として説明するが、これには横力検出信号Ｆ３も含むことができる。横力検出信号Ｆ３を加えて３種類の信号が区別可能な状態で合成された場合の波形例は、後述する。
【００５６】
図１３は、ステップ信号（変化検出信号）Ｆ２の生成方法の一例を示す説明図である。ステップ信号生成部６は、検出信号Ｓの波高（例えばピーク値ＤP）よりも充分小さい値に設定された「所定の変化量」を超えて検出信号Ｓが変化するごとに変化検出信号Ｆ２を生成する。本実施形態においては図１３に示すように、この「所定の変化量」はデジタルカウント値Ｄの「５」に設定される。この値「５」は、例示であり、任意に設定可能である。
【００５７】
ステップ信号生成部３は、少なくとも周期判定機能とステップ信号生成機能とを有している。はじめに、ステップ信号生成機能について説明する。ステップ信号生成部６は、上述したように、カウンタ２４から取得するデジタルカウント値Ｄが所定の変化量である「５」変化するごとに、検出信号Ｓの周期に比べて充分に狭幅なパルス幅Ｗ２のパルス信号を生成しステップ信号Ｆ２として出力する。このパルス幅Ｗ２は、周期信号Ｆ１のパルス幅Ｗ１と同一であると好適である。
【００５８】
但し、ステップ信号Ｆ２は、周期信号Ｆ１と同一の基準値Ｃから、周期信号Ｆ１とは逆方向である負方向の信号レベルＮＬの波高を有するパルスとして生成される。尚、周期信号Ｆ１が負方向のパルス信号として生成される場合には、ステップ信号Ｆ２は正方向のパルス信号として生成される。即ち、周期信号Ｆ１が基準値Ｃから正負何れか一方側に波高を有する波形により生成され、ステップ信号Ｆ２が正負何れか他方側に波高を有する波形により生成される。
【００５９】
ステップ信号Ｆ２は、図１３に示すように間隔ＳＴごとに生成される。この間隔ＳＴは、検出信号Ｓの周期との間に線形性を有しない。しかし、検出信号Ｓが上記「所定の変化量」である「５」に対して、少なくとも数倍大きいピーク値ＤPを有していれば、検出信号Ｓの半周期の間に数個のステップ信号Ｆ２が生成される。回転体の回転速度が遅い場合には、検出信号Ｓの周期に応じて生成される周期信号Ｆ１の周期も長くなる。その場合、車輪の状態検出装置から出力信号Ｆを取得するＥＣＵは、車輪９が回転しているか否かなどを判定することが困難となる可能性がある。しかし、周期信号Ｆ１よりも生成される周期が短いステップ信号Ｆ２に基づいて、ＥＣＵは少なくとも車輪９が回転しているか否かなどの判定は実施することが可能となる。
【００６０】
また、上述したようにステップ信号Ｆ２が出力される間隔ＳＴは、検出信号Ｓの周期との間に線形性を有しないので、ステップ信号Ｆ２の間隔ＳＴは車輪９の正確な回転速度を示すことはできない。しかし、車輪９のおおよその回転速度は間隔ＳＴによって示される。車輪９の回転速度が遅い場合には、周期信号Ｆ１のパルスが長時間に亘り出力されなくなるが、周期信号Ｆ１のパルスとパルスの間においては、ステップ信号Ｆ２の間隔ＳＴに基づき、ＥＣＵは、おおよその回転速度を知ることができる。
【００６１】
一方、車輪９の回転速度が速い場合には、検出信号Ｓの周期に応じて生成される周期信号Ｆ１の周期も短くなる。従って、特にステップ信号Ｆ２を参照する必要もなく、ＥＣＵは車輪９が回転しているか否かを判定することができる。また、周期信号Ｆ１の周期が短い場合には、検出信号Ｓの変化率が大きくなり、検出信号Ｓが上記「所定の変化量」である「５」だけ変化するために要する時間が短くなる。つまり、ステップ信号Ｆ２が生成される間隔ＳＴも短くなる。検出信号Ｓ（周期信号Ｆ１）の周期がさらに短くなると、ステップ信号Ｆ２のパルス幅Ｗ２よりも間隔ＳＴが短くなってステップ信号Ｆ２が生成できなくなる可能性がある。また、ステップ信号Ｆ２と周期信号Ｆ１との出力タイミングが重複してしまう可能性もある。
【００６２】
そこで、ステップ信号生成部６は周期判定機能を備え、周期信号Ｆ１に基づいて周期信号Ｆ１の周期Ｔを判定する。つまりは、検出信号Ｓの周期を判定する。ステップ信号生成部６は、検出信号Ｓの周期が所定の基準周期よりも長いと判定された場合に、ステップ信号を生成する。これにより、車輪９の回転速度が速い場合には、ステップ信号Ｆ２が生成されず、上記課題を回避させることができる。また、回転を容易に検出可能であるにも拘わらず、不必要に多くのパルスが出力されて、ＥＣＵの負担が増大する可能性も抑制される。「所定の基準周期」は、例えば、車両の速度が１０〜２０ｋｍ／ｈ程度の際に対応する周期とすると好適である。
【００６３】
本実施形態においては、図１２に示すように、周期判定結果がステップ信号生成部６によって利用される例を示したが、出力部４において周期判定結果が利用される形態でもよい。即ち、検出信号Ｓの周期に拘わらずステップ信号Ｆ２が生成され、出力部４において出力信号Ｆとして出力するか否かが判定される形態であってもよい。尚、検出信号Ｓの周期（周期信号Ｆ１の周期）が所定の基準周期と同程度である場合には、周期判定結果が頻繁に切り替わる可能性が生じる。この所定の基準周期はヒステリシスを有していると好適である。
【００６４】
出力部４は、周期信号Ｆ１とステップ信号（変化検出信号）Ｆ２とを区別可能な状態で合成して出力信号Ｆとして出力する。本実施形態においては、出力部４は、出力調整部４１と電流信号出力部４２とを有して構成される。出力調整部４１は、周期信号生成部３で生成された周期信号Ｆ１と、ステップ信号生成部６で生成されたステップ信号Ｆ２とを区別可能な状態で合成する。図１４は、検出信号Ｓと出力信号Ｆとの関係の一例を示す波形図である。図１４に示すように、図５に示した周期信号Ｆ１と、図１３に示したステップ信号Ｆ２とが合成されて出力信号Ｆとして出力される。
【００６５】
上述したように、周期信号Ｆ１は、基準値Ｃから正方向の信号レベルＰＬの波高を有するパルスである。また、ステップ信号Ｆ２は、基準値Ｃから負方向の信号レベルＮＬの波高を有するパルスである。従って、周期信号Ｆ１とステップ信号Ｆ２とは区別可能な状態で合成されて出力信号Ｆとして出力される。
【００６６】
尚、周期信号Ｆ１とステップ信号Ｆ２との出力タイミングが重なる際には、周期信号Ｆ１が出力される。周期信号Ｆ１は回転体としての車輪９の回転速度をより高い精度で示す信号であり、常時出力されることが好ましい。一方、ステップ信号Ｆ２は、回転体のおおよその回転速度を示すことは可能であるがその精度は周期信号Ｆ１よりも低い。ステップ信号Ｆ２は、周期信号Ｆ１のパルスとパルスとの間において、回転体が回転していることや、おおよそ回転速度を示すために利用される信号である。周期信号Ｆ１が出力されれば、精度よく回転速度を示すと共に回転体が回転していることも示すことができる。従って、周期信号Ｆ１とステップ信号Ｆ２との出力タイミングが重なった場合には、周期信号Ｆ１が優先的に出力される。
【００６７】
電流信号出力部４２は、出力信号Ｆを電流信号として出力する機能部である。図１３においては、基準値Ｃのレベルを規定する電流を出力する電流源、信号レベルＰＬを規定する電流を出力する電流源、信号レベルＮＬを規定する電流を出力する電流源の３つの電流源が、出力調整部４１から出力によって切り替えられる構成を例として示している。当然ながら、出力信号Ｆは、本実施形態とは異なる構成により電流信号として出力されてもよいし、電圧信号として出力されてもよい。第１実施形態及び第２実施形態の出力部４についても、出力信号Ｆが電流出力される場合を例示しているが、同様に電圧信号として出力されてもよい。
【００６８】
尚、本実施形態においては、理解を容易にするために、周期信号生成部３及びステップ信号生成部６において、それぞれ異なる方向に波高を有するパルス信号が生成される例を示した。しかし、周期信号生成部３及びステップ信号生成部６においては、特に波高の方向を意識することなくパルスを生成し、出力調整部４１において波高の方向を異ならせてもよい。また、周期信号生成部３及びステップ信号生成部６においては、パルスを生成することなく、パルスを出力するタイミングのみを判定し、このタイミングの情報を受けた出力部４においてパルスを生成してもよい。
【００６９】
ここでステップ信号Ｆ２を設けることによる優れた効果について補足する。図１５は、従来の検出信号Ｓと出力信号Ｆ’との関係を示す波形図である。上述した特開平７−１８３５９１号公報（特許文献２）に開示された手法と同じ手法により、出力信号Ｆ’が生成される。図１６は、回転速度が急変する際の出力信号Ｆ及びＦ’の出力形態の一例を示す波形図である。図１６（ａ）は、従来の出力信号Ｆ’を示し、図１６（ｂ）は本発明の出力信号Ｆを示している。
【００７０】
図１５に示すように、従来の車輪の状態検出装置は、検出信号Ｓとしきい値とを比較して、周期Ｔが検出信号Ｓと略一致する出力信号Ｆ’を出力する。このしきい値は、期間Ｈに亘ってピークホールドされたピークＰの値と、検出信号Ｓとから設定される。ピークホールドされるピーク値Ｐの値は、出力信号Ｆ’の変化点においてリセットされる。出力信号Ｆ’の変化点は、上述した本発明の実施形態の周期信号Ｆ１の出力タイミングとほぼ同じタイミングである。図１５に示すようなデューティーが略５０％の方形波ではなく、当該方形波の変化点において狭幅のパルスを有する波形とすれば、本発明の実施形態における周期信号Ｆ１とほぼ同じ信号となる。また、図１５に示すしきい値は、上述した本発明の実施形態における反転しきい値Ｒとほぼ同じように推移する値である。
【００７１】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）における検出信号Ｓは、同一の波形である。区間Ａは、回転体が低速で回転している状態であり、区間Ｂは、回転体の回転速度が急激に速くなった状態を示している。回転体が車両の車輪９である場合、例えば区間Ａは車輪９が段差を乗り越えようとして当該段差を登っている状態であり、区間Ｂは当該段差を乗り越えて車輪９が空転した状態である。
【００７２】
図１６（ａ）に示すように、区間Ａにおいて出力信号Ｆ’に示される回転体の回転周期ＴはＴ１である。区間Ｂにおいて出力信号Ｆ’に示される回転体の回転周期ＴはＴ３である。Ｔ３は、Ｔ１よりも短いため、ＥＣＵは車輪９が空転状態となったことを判定することができ、ブレーキ装置などを適切に制御する。この場合における判定タイミングは、図１６（ａ）に示す時刻ｂである。
【００７３】
区間Ａから区間Ｂへ遷移する途上においても、ＥＣＵは車輪９が空転状態となったこと、つまり、回転体の回転周期が短くなったことを判定することが可能である。つまり、出力信号Ｆ’に示される回転周期Ｔ２は、区間Ａにおける回転周期Ｔ１よりも短くなっているので、ＥＣＵは車輪９が空転状態となったことを判定することができる。この場合における判定タイミングは図１６（ａ）に示す時刻ａである。周期Ｔ２は周期Ｔ３に比べて長いため、上述した時刻ｂよりも確実度は低下するが、時刻ｂよりも早いタイミングで車輪９の空転を判定することができる。さらに、周期Ｔの１／２の時間に基づいて判定を行えば、周期Ｔ２の半ばである時刻ｃにおいて車輪９の空転を判定することができる。即ち、従来の出力信号Ｆ’に基づいて、最も早く車輪９の空転を判定することができるのは、時刻ｃである。
【００７４】
一方、本発明においては、上述したように周期信号Ｆ１のパルスの間に、複数のステップ信号Ｆ２のパルスが存在する。図１６（ａ）に示す従来例において最も早く車輪９の空転を判定可能な時刻は、時刻ｃであった。この時刻ｃは、図１６（ｂ）における時刻ｗに相当する。本発明を適用すれば、図１６（ｂ）に示すように、時刻ｗよりも早い時刻において、既に、ステップ信号Ｆ２の出力間隔ＳＴが、区間Ａに比べて短くなっている。従って、時刻ｗよりも早い時刻である時刻ｕや時刻ｖにおいて、ＥＣＵは、車輪９が空転していることを判定することができる。つまり、本発明によれば、ＥＣＵは、従来よりも早いタイミングで回転体の回転周期が早くなったことを判定することができる。
【００７５】
図１７及び図１８は、周期信号Ｆ１とステップ信号Ｆ２と横力検出信号Ｆ３との合成例を示す波形図である。図１７に示す出力信号Ｆｅ（Ｆ）は、図９を参照して上述したように、横力Ｙの大きさ、つまり、波高値の大きさをパルス波形の波高で示す例である。図１８に示す出力信号Ｆｆ（Ｆ）は、図１１を参照して上述した方法と同様である。つまり、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰの大きさをパルス波形のパルス幅によって示している。周期信号Ｆ１とステップ信号Ｆ２との合成については図１４に基づいて上述した方法と同様である。
【００７６】
〔第４実施形態〕
図１９は、第４実施形態における検出信号Ｓと出力信号Ｆとの関係の一例を示す波形図である。ここで、横力検出信号Ｆ３は、図１７及び図１８に基づいて説明したように、周期信号Ｆ１の波高値又はパルス幅によって示されるものである。従って、特に断らない限り、以下の説明、及び引用する図面において周期信号Ｆ１には横力検出信号Ｆ３を含むものとする。
【００７７】
上記実施形態においては、直前のデジタルカウント値Ｄのピーク値ＤPに基づいてしきい値Ｔｈを設定する例を示した。本第４実施形態においては、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰに基づいてしきい値Ｔｈ（周期信号用のしきい値Ｔｈａ）が設定される。図１９では、デジタルカウント値Ｄを用いてピーク・トゥ・ピークの値ＰＰが算出される例を示しているが、図１５に基づいて説明したようにアナログ信号処理によってピーク・トゥ・ピークを求めてもよい。
【００７８】
図１９（ａ）に示すように、周期信号用しきい値Ｔｈａは、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰの８０％と２０％とに設定される。このしきい値Ｔｈａに基づいて、上記実施形態と同様に、周期信号Ｆ１が生成される。しきい値Ｔｈａは、上記実施形態の反転しきい値Ｒと同様の機能も有しており、周期信号Ｆ１が生成されると、上記実施形態と同様にピーク・トゥ・ピークの値ＰＰも更新される。周期信号Ｆ１の生成時には、検出信号Ｓは、ピークＰには達していないので、検出信号ＳがピークＰに達するまでは、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰも検出信号ＳがピークＰに向かうに従って更新され続ける。従って、しきい値Ｔｈａの値も、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰに追従して更新され続ける。検出信号ＳがピークＰに達すると、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰが定まるので、しきい値Ｔｈａの値も固定される。つまり、検出信号Ｓがしきい値Ｔｈａと交差するまで、しきい値Ｔｈａの値が保持される。
【００７９】
第３実施形態においては、デジタルカウント値Ｄの「所定の変化量」ごとにステップ信号Ｆ２が生成される例を示した。しかし、第４実施形態においては、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰに基づいてステップ信号用（変化検出信号用）のしきい値Ｔｈｂが設定され、このしきい値Ｔｈｂに基づいてステップ信号Ｆ２が生成される。しきい値Ｔｈｂも、しきい値Ｔｈａと同様に、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰに追従して更新される。また、しきい値Ｔｈｂは、ステップ信号Ｆ２が出力されると、次のステップ信号の判定のために更新される。この際のしきい値Ｔｈｂの変化の幅は、本発明の「所定の変化量」に相当する。
【００８０】
図１９（ｂ）に示すように、本実施形態においては、ステップ信号用のしきい値Ｔｈｂは、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰの９０％（１０％）、６０％（４０％）、４０％（６０％）に設定されている。９０％から６０％の間の３０％分、６０％から４０％の間の２０％分の変化の幅が、本発明の「所定の変化量」に相当する。第３実施形態では、「所定の変化量」はデジタルカウント値Ｄの５カウント分に固定されている例を示したが、本実施形態における上記３０％分、２０％分のように異なる値であってもよい。逆に、第３実施形態においても、デジタルカウント値Ｄの変化量を可変値としてもよく、第４実施形態において変化の幅を固定値としてもよい。また、図１９（ｂ）においては、簡略化のため、９０％、６０％、４０％をしきい値Ｔｈｂとしたが、当然、さらに細かいステップでしきい値Ｔｈｂを設定することが可能である。
【００８１】
第４実施形態におけるしきい値Ｔｈは、上述した周期信号用のしきい値Ｔｈａとステップ信号用のしきい値Ｔｈｂとが合成された値である。図１９（ｂ）は、この合成されたしきい値Ｔｈを示している。しきい値Ｔｈは、レジスタ２５で生成されても良いし、しきい値ＴｈａとＴｈｂとが別々に生成されてもよい。つまり、しきい値Ｔｈａが周期信号生成部３で生成され、しきい値Ｔｈｂがステップ信号生成部６で生成されてもよい。また、周期信号生成部３においてしきい値Ｔｈａ及びしきい値Ｔｈｂの両方を生成して、しきい値Ｔｈｂをステップ信号生成部６に伝達してもよい。
【００８２】
〔第５実施形態〕
図２０は、第５実施形態における検出信号Ｓと出力信号Ｆとの関係の一例を示す波形図である。第４実施形態の方法では、検出信号ＳがピークＰに達するまでの期間に、ステップ信号Ｆ２を生成することができない。ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰが定まるまでの間は、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰの値が更新中で、検出信号Ｓとほぼ同値である。従って、検出信号Ｓに対して１００％未満の値に設定されるしきい値Ｔｈ（Ｔｈｂ）は、検出信号ＳがピークＰを超えない限り、検出信号Ｓと交差しないためである。
【００８３】
そこで、第５実施形態においては、検出信号ＳがピークＰに達するまでの期間においては、第３実施形態と同様にデジタルカウント値Ｄの「所定の変化量」ごとにステップ信号Ｆ２ａを生成する。そして、検出信号ＳがピークＰに達した後は、第４実施形態と同様にしきい値Ｔｈｂに基づいて、ステップ信号Ｆ２ｂを生成する。これにより、周期信号Ｆ１のパルスとパルスとの間において、多くのステップ信号Ｆ２を出力することができる。
【００８４】
〔第６実施形態〕
図２１は、周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３との他の合成例を示す波形図である。ここでは、ステップ信号Ｆ２については例示していない。しかし、例えば、周期信号Ｆ１のパルスが立ち下がった後、横力検出信号Ｆ３のパルスが立ち上がる前の期間に、第３実施形態〜第５実施形態の手法を用いて出力信号Ｆに合成することが可能である。ここでは、説明を容易にするため、以下、周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３とが合成された出力信号Ｆを例示して説明する。
【００８５】
図１９に基づいて上述した例では、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰの２０％と８０％の値をしきい値Ｔｈ（Ｔｈａ）として周期信号Ｆ１を生成した。本例では、さらに、ピーク・トゥ・ピークの値ＰＰの１０％と９０％の値をしきい値Ｔｈ（Ｔｈｃ）として横力検出信号Ｆ３を生成する。歪みのない正弦波の場合、波高値の８０％の時の位相は約３７度であり、９０％の時の位相は約１２７度であり、２０％の時の位相は約２１７度であり、１０％の時の位相は約３０７度である。このように、しきい値Ｔｈａとしきい値Ｔｈｃとを波高値の１０、２０、８０、９０％に設定することによって、おおよそ９０度ずつ位相が離れたパルスを生成することができる。つまり、車輪９が一定速度で回転し、且つ振幅（波高値）の変化もない場合には、１周期がほぼ４等分され、図２１に示すように、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４の時間は、ほぼ一定となる。周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３とを共に回転速度検出に利用する場合には、その分解能は２倍化されることになる。
【００８６】
ここで、横力検出信号Ｆ３は、図２１に示すように、そのパルス幅によってピーク・トゥ・ピークの値ＰＰ、つまり横力を示す。振幅（波高値）の変化が生じる場合には、パルス幅が一定の周期信号Ｆ１によって、車輪９の回転速度が検出され、横力検出信号Ｆ３のパルス幅によって横力Ｙが検出される。
【００８７】
〔第７実施形態〕
図２２は、周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３との他の例を示す波形図である。ここでは、第１実施形態と同様に、周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３とが個別に出力される場合を例として説明する。しかし、当業者であれば、以下に説明する第７実施形態と、上述した第２実施形態〜第６実施形態の技術とに鑑みて、周期信号Ｆ１と横力検出信号Ｆ３、さらにはステップ信号Ｆ２を合成して１つの出力信号Ｆとして出力可能なことが容易に理解できるであろう。従って、そのような実施形態もまた、本発明の技術範囲に含まれる。
【００８８】
第７実施形態では、上記第６実施形態とは異なり、第１実施形態〜第５実施形態に比べて、周期信号Ｆ１の分解能を落とした場合を例示している。理解を容易にするため、第１実施形態において説明した図６の波形図に対応させて周期信号Ｆ１及び横力検出信号Ｆ３を例示している。周期信号Ｆ１は、検出信号Ｓの１周期に対して１パルス出力され、横力検出信号Ｆ３は、検出信号Ｓの山から谷へのピーク・トゥ・ピークＰＰ、ＰＰ＿２を示す信号として出力される。図６に示した例では、周期信号Ｆ１は、検出信号Ｓの１周期に対して２パルス出力され、横力検出信号Ｆ３は、検出信号Ｓの山から谷、及び谷から山へのピーク・トゥ・ピークＰＰの全てを示す信号として出力されていた。このように、第７実施形態では、第１実施形態〜第５実施形態に比べて周期信号Ｆ１及び横力検出信号Ｆ３の分解能が半分となっている。
【００８９】
上述したように、本発明では、複数のセンサの協働や、同一箇所への配置を促進することによって、コストの低減や部品点数の削減等への寄与を図っている。一方、センサから出力された信号に基づいて情報処理を実行するＥＣＵに搭載されたマイクロコンピュータなどのプロセッサは、多くの情報に基づいて演算や制御を実行する必要が生じる。このため、従来使用していたマイクロコンピュータでは、処理が間に合わなくなり、より処理速度や演算能力の高いマイクロコンピュータを使用しなければならなくなる可能性も生じる。これは、コストの低減や部品点数の削減等の観点からは、好ましくない。このような場合、本第７実施形態のように、分解能を落とすことによって、情報量を削減すれば、従来のマイクロコンピュータも変更することなく好適である。
【００９０】
尚、上述したように、適宜ステップ信号Ｆ２を出力することによって、分解能の低下に伴う問題には対処することができる。また、周期信号Ｆ１の分解能は第１実施形態〜第５実施形態と同様として、横力検出信号Ｆ３の分解能のみを落とすなどの応用も可能である。つまり、周期信号Ｆ１、ステップ信号Ｆ２、横力検出信号Ｆ３の分解能は常に同一である必要はなく、第１実施形態〜第７実施形態において説明した分解能を適宜組み合わせて、それぞれが別の分解能を有して出力されもよい。
【００９１】
〔出力信号の利用例〕
車輪の状態検出装置からの出力信号Ｆは、上述したように、ＡＢＳや横滑り防止装置などの制御を行うＥＣＵが受け取り、当該ＥＣＵが制御に利用する。検出信号Ｓに基づいて生成された周期信号Ｆ１からは車輪速が算出され、ステップ信号Ｆ２からは車輪９の回転挙動が把握される。横力検出信号Ｆ３からはマグネットロータ８の各磁石の極ごとの振幅値が算出される。マグネットロータ８の各磁石は着磁バラツキを有している可能性がある。着磁バラツキは、マグネットロータ８の１周に対応する周期で検出信号Ｓの振幅変動を発生させる要因となる。そこで、ＥＣＵは、マグネットロータ８の磁極ごとのデータを少なくとも１周分記憶し、１周の平均値を演算することによって、着磁バラツキの影響を抑制すると好適である。この際、ＥＣＵは、最新のデータを取得するごとに平均を演算する、いわゆる移動平均を実施すると好適である。
【００９２】
図２３は、車両に対する加速度と車輪９への横力との関係を示すグラフである。図２３（ａ）は左車輪のグラフであり、図２３（ｂ）は右車輪のグラフである。これらは、車両を右旋回及び左旋回させて、車両に掛かるＧを測定すると共に、車両の状態検出装置により検出される横力Ｙを測定したプロットである。ここで、横力Ｙは、横力検出信号Ｆ３の元となる検出信号Ｓの波高値である。回路構成によって単位系が異なるので、ここでは縦軸を無次元（単位無し）の横力Ｙとして示している。また、横軸の車両横加速度の値は、中立位置をゼロとして、左方向へのＧをマイナス値で、右方向へのＧをプラス値で表している。
【００９３】
図１に示して上述したように、車輪９（マグネットロータ８）とセンサ１０との関係は、車両の進行方向の車軸に対して線対称である。従って、横力Ｙに対する振幅の変化は左車輪と右車輪とで相対的となる。一例として、ＥＣＵは、左車輪と右車輪との横力Ｙの合算値が一定値となるように制御することによって、車輪９に掛かる横力を相殺させ、車両を安定化させることができる。
【００９４】
〔他の構成例〕
図２４は、被検出体８の他の例を示す正面図及び側面図である。図２５は、車輪（回転体）９と被検出体８とセンサ（回転状態検出素子）１０との関係を模式的に示す側面図である。上記各実施形態においては、被検出体８としてマグネットロータ８を用いる場合について例示して説明したが、被検出体８はマグネットロータ８に限定されるものではない。図２４（ａ）に正面図を示すギアロータ８Ａを採用することも可能である。但し、図２４（ｂ）に側面図を示すような一般的なギアロータ８Ｂでは、横力Ｙの印加による振幅（波高値）の変化が生じにくい。そこで、図２４（ｃ）に側面図を示すようなギアロータ８Ａを採用することが好適である。図２５に示すように、車輪９に横力Ｙが印加された場合、ギアロータ８Ａとセンサ１０との間の所定の間隔Ａが変化することになり、上記実施形態と同様に検出信号Ｓに振幅の変化が生じて横力Ｙが検出される。
【００９５】
以上、多くの実施形態を例示して説明したように、本発明によって、簡単な構成で車輪に生じる横力を迅速且つ良好に検出することが可能な車輪の状態検出装置を提供することが可能となる。また、車輪の回転及び横力を共に検出することが可能な車輪の状態検出装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】回転体と被検出体と回転状態検出素子との関係を模式的に示す側面図
【図２】図１の被検出体のIIの方向からの矢視図
【図３】車輪の状態検出装置の第１構成例を模式的に示すブロック図
【図４】検出信号をデジタルカウント値へ変換する方法の一例を示す説明図
【図５】周期信号を生成する方法の一例を示す説明図
【図６】車輪に横力が印加されて検出信号の振幅（波高）が変化する例を示す波形図
【図７】シリアルデータにより横力を示す横力検出信号の例を示す波形図
【図８】車輪の状態検出装置の第２構成例を模式的に示すブロック図
【図９】周期信号と横力検出信号との第１の合成例を示す波形図
【図１０】周期信号と横力検出信号との第２の合成例を示す波形図
【図１１】周期信号と横力検出信号との第３の合成例を示す波形図
【図１２】車輪の状態検出装置の第３構成例を模式的に示すブロック図
【図１３】ステップ信号の生成方法の一例を示す説明図
【図１４】検出信号と出力信号との関係の一例を示す波形図
【図１５】従来の検出信号と出力信号との関係を示す波形図
【図１６】回転速度が急変する際の出力信号の出力形態の一例を示す波形図
【図１７】周期信号とステップ信号と横力検出信号との第１の合成例を示す波形図
【図１８】周期信号とステップ信号と横力検出信号との第２の合成例を示す波形図
【図１９】第４実施形態の検出信号と出力信号との関係の例を示す波形図
【図２０】第５実施形態の検出信号と出力信号との関係の例を示す波形図
【図２１】第６実施形態の周期信号と横力検出信号との合成例を示す波形図
【図２２】第７実施形態の周期信号と横力検出信号との例を示す波形図
【図２３】車両に対する加速度と車輪への横力との関係を示すグラフ
【図２４】被検出体の他の例を示す正面図及び側面図
【図２５】回転体と被検出体と回転状態検出素子との関係を模式的に示す側面図
【符号の説明】
【００９７】
１：受取部
２：波高検出部
３：周期信号生成部
４：出力部
５：横力検出信号生成部、
６：変化検出信号生成部
８：マグネットロータ（被検出体）
８Ａ：ギアロータ（被検出体）
９：車輪（回転体）
１０：センサ（検出素子）
Ｆ、Ｆａ、Ｆａ１、Ｆａ２、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｃ１、Ｆｃ２、Ｆｅ、Ｆｆ：出力信号
Ｆ１：周期信号
Ｆ２、Ｆ２ａ、Ｆ２ｂ：ステップ信号（変化検出信号）
Ｆ３、Ｆ３ａ、Ｆ３ｂ、Ｆ３ｃ：横力検出信号
ＰＰ：ピーク・トゥ・ピークの値、波高値
Ｓ：検出信号
Ｔ：出現周期
Ｔｈ、Ｔｈａ、Ｔｈｃ：しきい値
Ｙ：横力
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2010085241.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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