(57)【要約】【課題】複数個のセンサから出力されるパルス信号（SEN0〜SEN5）の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差を算出する信号処理装置２１に関して、ハードウェア構成の簡素化と、ソフトウェア処理の容易化とを図れる構造を実現する。【解決手段】前記各パルス信号の立下り時に於けるフリーランカウンタ１１のカウント値を、対応するＤフリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）にラッチする。これら各Ｄフリップフロップ１２ａ〜１２ｆにラッチされたカウント値を、データセレクタ１４により順次スキャンして出力し、センサ識別番号であるチャンネルカウンタ１３のカウント値と共に、ＦＩＦＯメモリ１５に書き込む。このＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれたデータを利用して、ＣＰＵ１６が前記周期及び位相差を算出する。この様な構成を採用する事により、上記課題を解決する。【選択図】図１
2011075379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが複数個の回転センサを備えた１乃至複数個の転がり軸受ユニットから送られてくる、前記各回転センサのパルス信号を入力して、前記１乃至複数個の転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記各回転センサのパルス信号の周期及びこれら各パルス信号同士の間の位相差を算出する信号処理装置であって、
フリーランカウンタと、前記各回転センサと同数のフリップフロップと、チャンネルカウンタと、データセレクタと、ＦＩＦＯメモリと、ＣＰＵと、制御手段とを備え、
このうちのフリーランカウンタは、所定のクロック周期でカウント動作を行うものであり、
前記各フリップフロップは、前記各回転センサ毎に１個ずつ設けられていて、それぞれがこれら各回転センサのパルス信号の立下り時又は立上り時に於ける前記フリーランカウンタのカウント値をラッチするものであり、
前記チャンネルカウンタは、前記信号処理装置に入力される前記各回転センサの総数をＮ個とした場合に、所定の周期でＮ進のカウント動作を行うものであって、このチャンネルカウンタのＮ種類のカウント値はそれぞれ、前記各回転センサ及びこれら各回転センサ毎に１個ずつ設けられた前記各フリップフロップを識別する値として利用されるものであり、
前記データセレクタは、前記チャンネルカウンタの１クロック毎に、このチャンネルカウンタのカウント値によって識別される前記フリップフロップにラッチされている前記フリーランカウンタのカウント値を、順次出力するものであり、
前記ＦＩＦＯメモリには、前記データセレクタが出力した、前記各フリップフロップにラッチされていた前記フリーランカウンタのカウント値を、これら各フリップフロップを識別する前記チャンネルカウンタのカウント値と共に書き込まれ、
前記ＣＰＵは、前記ＦＩＦＯメモリに書き込まれた各カウント値を、このＦＩＦＯメモリから読み取った後、この読み取った各カウント値を利用して、前記１乃至複数個の転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記各回転センサのパルス信号の周期及びこれら各パルス信号同士の間の位相差を算出するものであり、
前記制御手段は、前記各フリップフロップにラッチされた前記フリーランカウンタのカウント値が、新たな値に更新された場合にのみ、１回だけ前記ＦＩＦＯメモリに書き込む様にする制御、並びに、このＦＩＦＯメモリに書き込まれた各カウント値を前記ＣＰＵが読み取るタイミングを指令する制御を実行するものである事を特徴とする、
信号処理装置。
【請求項２】
信号処理装置に、複数個の回転センサのパルス信号を入力する転がり軸受ユニットが複数個あり、
ＦＩＦＯメモリ及びＣＰＵの数がそれぞれ、２個以上であって且つ前記各転がり軸受ユニットの数以下であり、
データセレクタが出力した、各フリップフロップにラッチされていたフリーランカウンタのカウント値はそれぞれ、これら各フリップフロップを識別するチャンネルカウンタのカウント値と共に、前記各ＦＩＦＯメモリのうち、前記各転がり軸受ユニット毎に予め定められた何れかのＦＩＦＯメモリに書き込まれ、これら各ＦＩＦＯメモリに書き込まれた各カウント値はそれぞれ、前記各ＣＰＵのうち、前記各転がり軸受ユニット毎に予め定められた何れかのＣＰＵによって読み取られ、その後、これら各ＣＰＵが、自身が読み取った各カウント値を利用して、前記各転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記各回転センサのパルス信号の周期及びこれら各パルス信号同士の間の位相差を算出する構成を有する、
請求項１に記載した信号処理装置。
【請求項３】
１乃至複数個の転がり軸受ユニットと、物理量測定装置とを備え、
このうちの１乃至複数個の転がり軸受ユニットはそれぞれ、使用時にも回転しない静止側部材と、使用時に回転する回転側部材とを、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わせて成るものであり、
前記物理量測定装置は、前記１乃至複数個の転がり軸受ユニットのそれぞれに就いて１個ずつ設けられたエンコーダと、同じく複数個ずつ設けられた回転センサと、演算器とを備え、
このうちのエンコーダは、前記回転側部材に支持固定されると共に、この回転側部材と同心の被検出面を有し、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたものであり、
前記各回転センサは、それぞれの検出部を前記被検出面のうち互いに異なる部分に対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持固定されたものであり、
前記演算器は、前記１乃至複数個の転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記各回転センサのパルス信号の周期及びこれら各パルス信号同士の間の位相差を算出すると共に、これら算出した周期及び各位相差を利用して、前記１乃至複数個の転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記静止側部材と前記回転側部材との相対変位と、これら静止側、回転側両部材同士の間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の物理量を算出する演算器とを備えたものである、
転がり軸受ユニットの物理量測定装置に於いて、
前記演算器が、請求項１に記載した信号処理装置を含んで構成されている事を特徴とする転がり軸受ユニットの物理量測定装置。
【請求項４】
複数個の転がり軸受ユニットと、物理量測定装置とを備え、
このうちの各転がり軸受ユニットはそれぞれ、使用時にも回転しない静止側部材と、使用時に回転する回転側部材とを、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わせて成るものであり、
前記物理量測定装置は、前記各転がり軸受ユニットのそれぞれに就いて１個ずつ設けられたエンコーダと、同じく複数個ずつ設けられた回転センサと、演算器とを備え、
このうちのエンコーダは、前記回転側部材に支持固定されると共に、この回転側部材と同心の被検出面を有し、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたものであり、
前記各回転センサは、それぞれの検出部を前記被検出面のうち互いに異なる部分に対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持固定されたものであり、
前記演算器は、前記各転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記各回転センサのパルス信号の周期及びこれら各パルス信号同士の間の位相差を算出すると共に、これら算出した周期及び各位相差を利用して、前記各転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記静止側部材と前記回転側部材との相対変位と、これら静止側、回転側両部材同士の間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の物理量を算出する演算器とを備えたものである、
転がり軸受ユニットの物理量測定装置に於いて、
前記演算器が、請求項２に記載した信号処理装置を含んで構成されている事を特徴とする転がり軸受ユニットの物理量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の回転センサを備えた転がり軸受ユニットから送られてくる、これら各回転センサのパルス信号を入力して、これら各パルス信号の周期及びこれら各パルス信号同士の間の位相差を算出する信号処理装置と、当該転がり軸受ユニットを構成する静止側部材と回転側部材との間に作用する外力等の物理量を算出する、転がり軸受ユニットの物理量測定装置との改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行安定性確保の為の制御を、より高度に行わせる為に、自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットに物理量測定装置を組み込み、各車輪に加わるアキシアル荷重やラジアル荷重を測定する事が考えられている。図９〜１０は、この様な転がり軸受ユニットの物理量測定装置の従来構造の第１例として、特許文献１に記載されたものを示している。この従来構造の第１例は、懸架装置に支持された状態で使用時にも回転しない静止側部材である外輪１の内径側に、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転する、回転側部材であるハブ２を、複数個の転動体３、３を介して、回転自在に支持している。これら各転動体３、３には、互いに逆向きの（図示の場合には背面組み合わせ型の）接触角と共に、予圧を付与している。
【０００３】
又、前記ハブ２の内端部（軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側を言い、図９、１１、１２の右側。反対に、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる図９、１１、１２の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書全体で同じ。）には、円筒状のエンコーダ４を、前記ハブ２と同心に支持固定している。又、前記外輪１の内端開口を塞ぐ有底円筒状のカバー５の内側に、１対の回転センサ６ａ1、６ａ2を支持すると共に、これら両回転センサ６ａ1、６ａ2の検出部を、前記エンコーダ４の被検出面である外周面に近接対向させている。
【０００４】
前記エンコーダ４は、磁性金属板製である。このエンコーダ４の軸方向内半部には、それぞれが「く」字形である、透孔７、７と柱部８、８とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。そして、これら透孔７、７と柱部８、８とを形成した部分の外周面を、被検出面としている。又、この被検出面のうち、前記「く」字形の折れ曲がり部を挟んだ軸方向片側を第一特性変化部９とし、軸方向他側を第二特性変化部１０としている。
【０００５】
又、前記１対の回転センサ６ａ1、６ａ2はそれぞれ、永久磁石と、検出部を構成するホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子とを含んで構成されている。これら両回転センサ６ａ1、６ａ2は、前記カバー５の内側に支持固定した状態で、一方の回転センサ６ａ1の検出部を前記第一特性変化部９に、他方の回転センサ６ａ2の検出部を前記第二特性変化部１０に、それぞれ近接対向させている。
【０００６】
上述の様に構成する転がり軸受ユニットの物理量測定装置の場合、車輪の回転時に、外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用（これら外輪１とハブ２とがアキシアル方向に相対変位）すると、１対の回転センサ６ａ1、６ａ2のパルス信号（出力信号）同士の間の位相差比（＝位相差／周期）が変化する。この場合に、この位相差比は、当該アキシアル荷重（アキシアル方向の相対変位）に見合った値をとる。従って、この位相差比に基づいて、当該アキシアル荷重（アキシアル方向の相対変位）を算出する事ができる。尚、この算出処理は、図示しない演算器により行う。この為、この演算器には、予め理論計算や実験により調べておいた前記位相差比と前記アキシアル荷重（アキシアル方向の相対変位）との関係を、計算式やマップ等の形式で組み込んでおく。
【０００７】
次に、図１１〜１３は、転がり軸受ユニットの物理量測定装置の従来構造の第２例として、前記特許文献１に記載されたものを示している。本例の場合には、エンコーダ４の被検出面に対向させる回転センサの個数が、上述した従来構造の第１例の場合と異なる。即ち、本例の場合には、エンコーダ４の被検出面の第一、第二両特性変化部９、１０に、それぞれ３個の回転センサ（６ａ1、６ｂ1、６ｃ1）（６ａ2、６ｂ2、６ｃ2）の検出部を対向させている。この様に、使用する回転センサ６ａ1、６ａ2、６ｂ1、６ｂ2、６ｃ1、６ｃ2の個数を合計６個とした本例の場合には、図示しない演算器により、これら各回転センサ６ａ1、６ａ2、６ｂ1、６ｂ2、６ｃ1、６ｃ2のパルス信号（出力信号）同士の間の位相差比（所定の５つの位相差比）を算出する事に基づいて、外輪１に対するハブ２の５方向変位（変位ｘ、ｙ、ｚ及び傾きφx、φz）と、これら外輪１とハブ２との間に作用する５方向外力（荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ及びモーメントＭｘ、Ｍｚ）を算出する事ができる。尚、この様な従来構造の第２例に関する、より具体的な構造及び作用に就いては、前記特許文献１に記載されている為、これ以上の詳しい説明は省略する。
【０００８】
上述した各従来構造の場合には何れも、複数個の回転センサのパルス信号同士の間の位相差比（＝位相差／周期）に基づいて、転がり軸受ユニットに作用する外力等の物理量を算出する。この為、この物理量を算出する演算器には、複数個の回転センサのパルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差を算出する為の信号処理装置を組み込んでおく必要がある。
【０００９】
この様な信号処理装置としては、例えば特許文献２、３に記載されている様なものを採用する事ができる。これら特許文献２、３に記載された信号処理装置は、カウンタと、ＦＩＦＯ（First In First Out）メモリとを備えており、入力された複数のパルス信号のデータを、カウンタの１クロック毎にＦＩＦＯメモリに書き込む様に構成している。例えば、図１４の（Ａ）（Ｂ）に示す様に、SEN0〜SEN5迄の６つのパルス信号が入力される場合には、これら６つのパルス信号のデータ（Low＝０、High＝１）を、カウンタの１クロック毎（カウント値が１増える毎に）に、「０１００００」等のパターンとして、「００００」等のカウント値と共にＦＩＦＯメモリに書き込む様に構成している。そして、この様にＦＩＦＯメモリに書き込まれたデータから、前記各パルス信号の変化時（立下り時又は立上り時）に於けるカウント値を求めると共に、この様に求めたカウント値から、前記各パルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差（時間差）を求める処理を行う。
【００１０】
ところが、この様な特許文献２、３に記載された信号処理装置の場合には、各パルス信号の変化時に於けるカウント値を求める為に、膨大なデータを処理する必要があり、これと並行して、周期及び位相差を求める処理を行う事を考慮すると、ソフトウェア処理やハードウェア構成が複雑となって、信号処理に時間が掛かり、又、信号処理装置の低コスト化を図りにくくなる事が懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−６４７３１号公報
【特許文献２】特開昭６３−２９５９７４号公報
【特許文献３】特開平３−１６０３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の信号処理装置及び転がり軸受ユニットの物理量測定装置は、上述の様な事情に鑑み、ハードウェア構成の簡素化と、ソフトウェア処理の容易化とを図れる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の信号処理装置及び転がり軸受ユニットの物理量測定装置のうち、請求項１に記載した信号処理装置は、それぞれが複数個の回転センサを備えた１乃至複数個の転がり軸受ユニットから送られてくる、前記各回転センサのパルス信号を入力して、前記１乃至複数個の転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記各回転センサのパルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差を算出するものである。
特に、請求項１に記載した信号処理装置は、フリーランカウンタと、前記各回転センサと同数のフリップフロップと、チャンネルカウンタと、データセレクタと、ＦＩＦＯメモリと、ＣＰＵと、制御手段とを備える。
このうちのフリーランカウンタは、所定のクロック周期でカウント動作を行う。尚、このフリーランカウンタのクロック周期は、上記各回転センサのパルス信号の周期の最小値と比べて小さい方が、測定精度を高める事ができ、好ましい。具体的には、当該最小値の１／１０００以下にする事が、望ましい。但し、コスト面を考慮して、過度にオーバースペックとならない値に設定するのが好ましい。尚、この点を考慮して、後述する［発明を実施するための形態］に於いては、前記クロック周期を０．１μｓとしている。
又、前記各フリップフロップは、前記各回転センサ毎に１個ずつ設けられていて、それぞれがこれら各回転センサのパルス信号の立下り時又は立上り時に於ける前記フリーランカウンタのカウント値をラッチする。
又、前記チャンネルカウンタは、前記信号処理装置に入力される前記各回転センサの総数をＮ個とした場合に、所定の周期（この周期は、上述したフリーランカウンタのクロック周期とは異なる。尚、後述する［発明を実施するための形態］に於いては、０．３μｓとしている。）でＮ進のカウント動作を行うものであって、このチャンネルカウンタのＮ種類のカウント値はそれぞれ、前記各回転センサ及びこれら各回転センサ毎に１個ずつ設けられた前記各フリップフロップを識別する値として利用される。
又、前記データセレクタは、前記チャンネルカウンタの１クロック毎に、このチャンネルカウンタのカウント値によって識別される前記フリップフロップにラッチされている前記フリーランカウンタのカウント値を、順次出力する。
又、前記ＦＩＦＯメモリには、前記データセレクタが出力した、前記各フリップフロップにラッチされていた前記フリーランカウンタのカウント値を、これら各フリップフロップ（及び上記各回転センサ）を識別する前記チャンネルカウンタのカウント値と共に書き込まれる。
又、前記ＣＰＵは、前記ＦＩＦＯメモリに書き込まれた各カウント値を、このＦＩＦＯメモリから読み取った後、この読み取った各カウント値を利用して、前記１乃至複数個の転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記各回転センサのパルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差を算出する。尚、この場合に、１つの回転センサのパルス信号の周期は、このパルス信号の互いに隣り合う２つの立下り点又は立上り点に於ける前記フリーランカウンタのカウント値のうち、時間的に後にカウントされたカウント値から、時間的に先にカウントされたカウント値を減算する事によって求められる。
ここで注意する事は、カウンタがフリーランカウンタである為、先のカウント値と後のカウント値との間にカウンタのオーバーフローが発生すると、必ずしも後のカウント値が先のカウント値よりも大きくなるとは限らない事である。オーバーフローが発生していなければ、必ず後のカウント値が先のカウント値より大きくなる。
ここで、本発明の転がり軸受ユニットの物理量測定装置を、自動車の車輪支持用の転がり軸受ユニットの荷重測定装置として使用する場合に於いては、車速が低速な場合には、荷重の測定を行わない。この為、荷重測定範囲に於ける各パルス信号の周期（各センサともほぼ同じ）の最大値（最低速時）が、フリーランカウンタが一巡する周期（オーバーフローが発生する周期）より小さい場合には、オーバーフローが発生しても、しなくても、必ず後のカウント値から先のカウント値を減算する事で周期又は位相差を正しく得られる。これに就いての詳しい説明は、後述する。
更に、前記制御手段は、前記各フリップフロップにラッチされた前記フリーランカウンタのカウント値が、新たな値に更新された場合のみ１回だけ前記ＦＩＦＯメモリに書き込む様にする制御、並びに、このＦＩＦＯメモリに書き込まれた各カウント値を前記ＣＰＵが読み取るタイミングを指令する制御を実行する。
【００１４】
上述の様な請求項１に記載した信号処理装置を実施する場合には、例えば請求項２に記載した発明の構成を採用する事ができる。
この請求項２に記載した発明は、信号処理装置に複数個の回転センサのパルス信号を入力する転がり軸受ユニットの数が複数個であり、
ＦＩＦＯメモリ及びＣＰＵの数がそれぞれ、２個以上であって且つ前記各転がり軸受ユニットの数以下であり、
データセレクタが出力した、各フリップフロップにラッチされていたフリーランカウンタのカウント値はそれぞれ、これら各フリップフロップ（及び上記各回転センサ）を識別するチャンネルカウンタのカウント値と共に、前記各ＦＩＦＯメモリのうち、前記各転がり軸受ユニット毎に予め定められた何れかのＦＩＦＯメモリに書き込まれ、これら各ＦＩＦＯメモリに書き込まれた各カウント値はそれぞれ、前記各ＣＰＵのうち、前記各転がり軸受ユニット毎に予め定められた何れかのＣＰＵによって読み取られ、その後、これら各ＣＰＵが、自身が読み取った各カウント値を利用して、前記各転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記各回転センサのパルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差を算出する構成を有する。
【００１５】
又、請求項３に記載した転がり軸受ユニットの物理量測定装置は、１乃至複数個の転がり軸受ユニットと、物理量測定装置とを備える。
このうちの１乃至複数個の転がり軸受ユニットはそれぞれ、使用時にも回転しない静止側部材と、使用時に回転する回転側部材とを、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わせて成る。
又、前記物理量測定装置は、前記１乃至複数個の転がり軸受ユニットのそれぞれに就いて１個ずつ設けられたエンコーダと、同じく複数個ずつ設けられた回転センサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、前記回転側部材に支持固定されると共に、この回転側部材と同心の被検出面を有し、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、前記各回転センサは、それぞれの検出部を前記被検出面のうち互いに異なる部分に対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持固定されている。
更に、前記演算器は、前記１乃至複数個の転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記各回転センサのパルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差を算出すると共に、これら算出した周期及び各位相差を利用して、前記１乃至複数個の転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記静止側部材と前記回転側部材との相対変位と、これら静止側、回転側両部材同士の間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の物理量を算出する。
特に、請求項３に記載した転がり軸受ユニットの物理量測定装置に於いては、前記演算器が、請求項１に記載した信号処理装置を含んで構成されている。
【００１６】
又、請求項４に記載した転がり軸受ユニットの物理量測定装置は、複数個の転がり軸受ユニットと、物理量測定装置とを備える。
このうちの各転がり軸受ユニットはそれぞれ、使用時にも回転しない静止側部材と、使用時に回転する回転側部材とを、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わせて成る。
又、前記物理量測定装置は、前記各転がり軸受ユニットのそれぞれに就いて１個ずつ設けられたエンコーダと、同じく複数個ずつ設けられた回転センサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、前記回転側部材に支持固定されると共に、この回転側部材と同心の被検出面を有し、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、前記各回転センサは、それぞれの検出部を前記被検出面のうち互いに異なる部分に対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持固定されている。
又、前記演算器は、前記各転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記各回転センサのパルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差を算出すると共に、これら算出した周期及び各位相差を利用して、前記各転がり軸受ユニットのそれぞれに関する、前記静止側部材と前記回転側部材との相対変位と、これら静止側、回転側両部材同士の間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の物理量を算出する。
特に、請求項４に記載した転がり軸受ユニットの物理量測定装置に於いては、前記演算器が、請求項２に記載した信号処理装置を含んで構成されている。
【発明の効果】
【００１７】
上述の様に構成する本発明の信号処理装置及び転がり軸受ユニットの物理量測定装置の場合には、各回転センサのパルス信号の立下り時又は立上り時に於けるフリーランカウンタのカウント値が、これら各回転センサに対応するフリップフロップにラッチされた後、データセレクタから順次出力され、これら各回転センサを識別するチャンネルカウンタのカウント値と共に、ＦＩＦＯメモリに書き込まれる。従って、本発明に於いては、当該立下り時又は立上り時に於けるフリーランカウンタのカウント値を取得する為に、膨大なデータを処理する（前記特許文献２、３に記載された信号処理装置の様に、各パルス信号のデータを、カウンタの１クロック毎にＦＩＦＯメモリに書き込み、この書き込んだデータから、各パルス信号の立下り時又は立上り時に於けるカウント値を求める）必要がない。この為、ＦＩＦＯメモリの容量も小さくて済み、ソフト処理も簡単となり、処理時間も短くする事ができる。
【００１８】
又、本発明の場合には、各回転センサのパルス信号の立下り時又は立上り時に関する情報が、これら各回転センサの識別番号（チャンネルカウンタのカウント値）＋立下り時又は立上り時に於けるカウント値（フリーランカウンタのカウント値）の形式でＦＩＦＯメモリに書き込まれる。この為、ＣＰＵは、これらの情報を利用して、各転がり軸受ユニット毎の、各パルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差（時間差）を求める事ができる。この結果、ソフト処理が簡単となり、処理時間も短くする事ができる。
【００１９】
又、本発明の場合、信号処理装置を構成する、フリーランカウンタ、チャンネルカウンタ、及びデータセレクタの数は、それぞれ１個であり、これらの数は、入力されるパルス信号の数が増えた場合でも増やす必要がない。この為、入力されるパルス信号の数が多くなった場合でも、信号処理装置を小型に、且つ、簡素に構成できる。更に、請求項１、３に記載した発明の場合には、信号処理装置を構成する、ＦＩＦＯメモリ、及びＣＰＵの数も、入力されるパルス信号の数に拘らず、それぞれ１個とする事ができる。従って、信号処理装置をより小型に構成できる。又、信号処理装置の構成が簡素となり、コストダウンにもなる。
【００２０】
又、本発明の場合には、各回転センサのパルス信号の立下り時又は立上り時を計測する為のカウンタとして、フリーランカウンタを使用している。このフリーランカウンタのカウンタ長（ｂｉｔ数）及びクロック周期を適切な長さに設定しておく事によって、このフリーランカウンタのオーバーフローの発生時を考慮する事なく（オーバーフローの発生時にも）、各パルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差を正しく算出できる。この為、ソフト処理が簡単となり、処理時間を短くできる。この点に就いての詳しい説明は、後述の［発明を実施するための形態］に於いて述べる。
【００２１】
以上の事から、本発明の場合には、ハードウェア構成の簡素化及びソフトウェア処理の容易化（信号処理速度の向上）やコストダウンを図れる。
【００２２】
又、本発明の場合には、データセレクタが、各フリップフロップにラッチされているカウント値をスキャンする（チャンネルカウンタの１クロック毎に順次出力する）が、このスキャンの一巡時間（チャンネルカウンタのクロック周期×フリップフロップの個数）以内に、何れかのフリップフロップにラッチされたカウント値が２回以上更新される（当該フリップフロップに対応する回転センサのパルス信号に２回以上の立下り又は立上りが発生する）と、当該フリップフロップに関しては、最後に更新されたカウント値のみが上書きされて残り、それ以前のカウント値は上書きされてしまう為、消失する。ここで、データセレクタがカウント値をスキャンする一巡時間は、１例として、チャンネルカウンタの周期（０．３μｓ）×フリップフロップの個数（６個）＝１．８μｓ程度に設定できる為、各回転センサのパルス信号の周期の最小値（１例として４５０μｓ等）に比べてかなり小さい。従って、正常時には、データセレクタがカウント値をスキャンする一巡時間１．８μｓ以内に、同じ回転センサのパルス信号に２回以上の立下り又は立上りが発生する事はない為、仮に発生したとすれば、それらは当該パルス信号に加わったノイズ又は異常な信号である。従って、データセレクタがカウント値をスキャンする一巡時間内に於けるカウント値を除去する事は、ノイズ除去の機能を有する事にもなり、本発明の転がり軸受ユニットの物理量測定装置（荷重測定装置）に於いては、むしろ好ましい特性である。
【００２３】
又、本発明のうち、請求項２、４に記載した発明によれば、例えば、４個の車輪を支持する各転がり軸受ユニット毎のデータ、又は、前側２輪（左前輪、右前輪）・後側２輪（左後輪、右後輪）を支持する２個ずつの転がり軸受ユニット毎のデータを、各ＦＩＦＯメモリに分散して書き込む事ができ、これら各ＦＩＦＯメモリに書き込んだデータを、別々のＣＰＵで分散処理する事ができる。この為、これら各ＦＩＦＯ及び各ＣＰＵとして、比較的低スペックのものを使用する事ができ、小型ＣＰＵや低価格ＣＰＵ等を使用して、小型化やコストダウンを図る事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、転がり軸受ユニットの物理量測定装置のブロック図。
【図２】信号処理装置の一部を示す回路図例。
【図３】１個の回転センサのパルス信号の立下り時に於けるフリーランカウンタのカウント値が、ＦＩＦＯメモリに書き込まれる際のタイムチャート。
【図４】３個の回転センサのパルス信号の立下りが同時に発生した場合のフリーランカウンタのカウント値が、ＦＩＦＯメモリに書き込まれる際のタイムチャート。
【図５】チャンネルカウンタの一巡時間よりも短い周期を持ったパルス信号（ノイズが入った場合等）が入った場合のフリーランカウンタのカウント値が、ＦＩＦＯメモリに書き込まれる際のタイムチャート。
【図６】ＦＩＦＯメモリに書き込まれる、６個の回転センサのパルス信号のデータの内容を説明する為の図。
【図７】フリーランカウンタのオーバーフローと、２個の回転センサのパルス信号同士の位相差の算出処理との関係を説明する為の図。
【図８】本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。
【図９】転がり軸受ユニットの物理量測定装置の従来構造の第１例を示す断面図。
【図１０】この従来構造の第１例に組み込むエンコーダの被検出面の一部を径方向外方から見た図。
【図１１】転がり軸受ユニットの物理量測定装置の従来構造の第２例を示す断面図。
【図１２】この従来構造の第２例を示す模式図。
【図１３】回転センサの円周方向位置を示す図。
【図１４】信号処理装置の従来構造の１例に関する、ＦＩＦＯメモリに書き込まれる、６個の回転センサのパルス信号のデータの内容を説明する為の図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［実施の形態の第１例］
請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第１例に就いて、図１〜８を参照しつつ説明する。尚、本例の特徴は、前述の図１１〜１３に示した転がり軸受ユニット（自動車用ハブ軸受ユニット）の物理量測定装置（荷重測定装置）に組み込んで使用する、６個の回転センサ６ａ1、６ａ2、６ｂ1、６ｂ2、６ｃ1、６ｃ2（SEN0〜SEN5）のパルス信号（出力信号）から、これら各パルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差を算出する為の信号処理装置２１にある。その他の部分に関しては、前述の図１１〜１３に示した転がり軸受ユニットの物理量測定装置と同様であるから、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００２６】
本例の信号処理装置２１は、図１にブロック図で示す様に、１個の時間測定用のフリーランカウンタ１１と、６個のＤフリップフロツプ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）と、１個のチャンネルカウンタ１３と、１個のデータセレクタ１４と、１個のＦＩＦＯメモリ１５と、１個のＣＰＵ１６と、制御手段である制御回路１７とを備える。
【００２７】
又、本例の場合、前記各回転センサ（SEN0〜SEN5）はそれぞれ、ハブ２と共に回転するエンコーダ４の被検出面の磁気特性（透孔７、柱部８、図１１〜１２参照）の変化を検出する事で、前記ハブ２の１回転当たり５０パルスの方形波パルス信号を発生する。自動車の速度は最大３００ｋｍ／ｈ程度である為、車輪径を６００mmとすると、前記各回転センサ（SEN0〜SEN5）のパルス信号の周期は、最小で４５０μｓ程度となる。
【００２８】
図１のブロック図に於いて、発振器１８から出力されるパルスは、分周器１９で分周され、０．１μｓ周期のクロック信号（ＣＬＫ）として、前記フリーランカウンタ１１及び前記チャンネルカウンタ１３に入力される。
【００２９】
前記フリーランカウンタ１１は、入力されたＣＬＫと同じ０．１μｓのクロック周期でカウント動作を行う。本例の場合、このフリーランカウンタ１１のカウンタ長は、２４ｂｉｔに設定している。
【００３０】
又、前記各Ｄフリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）は、前記各回転センサ（SEN0〜SEN5）毎に１個ずつ設けられている。これら各Ｄフリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）は、それぞれ対応する回転センサ（SEN0〜SEN5）のパルス信号の立下り時に、前記フリーランカウンタ１１のカウント値をラッチする。即ち、Ｘ番目（Ｘ＝０〜５）のＤフリップフロップ（DFF_X）は、Ｘ番目の回転センサ（SEN_X）のパルス信号の立下り時に於ける前記フリーランカウンタ１１のカウント値をラッチする。
【００３１】
又、前記チャンネルカウンタ１３は、前記データセレクタ１４の出力切り換えを行う為のものであり、０．３μｓのクロック周期で、０→１→２→３→４→５→０→・・・、と言った様に、６進のカウント動作を循環して行う。このチャンネルカウンタ１３のカウント値Ｘ（Ｘ＝０〜５）は、Ｘ番目の回転センサ（SENX）及びＤフリップフロップ（DFF_X）を識別する、回転センサ識別番号として利用される。
【００３２】
又、前記データセレクタ１４は、前記チャンネルカウンタ１３のカウント値が、０．３μｓのクロック周期で、０→１→２→３→４→５→０→・・・と変化するのに合わせて、DFF_0→DFF_1→DFF_2→DFF_3→DFF_4→DFF_5→DFF_0→・・・の順番に、これら各Ｄフリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）にラッチされている前記フリーランカウンタ１１のカウント値をスキャンして出力する。この場合に、前記データセレクタ１４が、前記６個のＤフリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）を一巡してスキャンする時間は、０．３μｓ×６＝１．８μｓである。
【００３３】
又、前記ＦＩＦＯメモリ１５には、前記データセレクタ１４が出力した、前記各Ｄフリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）にラッチされていたカウント値（前記フリーランカウンタの値）が、これら各Ｄフリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）を識別する回転センサ識別番号（前記チャンネルカウンタ１３のカウント値）と共に書き込まれる。即ち、前記ＦＩＦＯメモリ１５には、前記各パルス信号の立下り時に関するデータが、回転センサ識別番号＋カウント値の形式で書き込まれる。又、前記ＦＩＦＯメモリ１５には、前記各パルス信号の立下り時に関するデータが、ほぼ立下りが生じた時刻の順に書き込まれる。
【００３４】
又、前記ＣＰＵ１６は、前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれた、前記各パルス信号の立下り時に関するデータ（回転センサ識別番号＋カウント値）を、このＦＩＦＯメモリ１５から読み取った後、この読み取ったデータを利用して、前記各パルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差を算出するものである。
【００３５】
又、前記制御回路１７は、前記各Ｄフリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）にラッチされた前記フリーランカウンタ１１のカウント値をこれら各Ｄフリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）毎に、順次スキャンしながら前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込む為の書き込み信号｛図１のＦＩＦＯメモリ１５の_FWRT信号であり、この信号は前記各回転センサ（SEN0〜SEN5）のカウント値が更新された場合にのみ発生する信号である。｝を発生したり、このＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれた、前記各パルス信号の立下り時に関するデータ（回転センサ識別番号＋カウント値）を、前記ＣＰＵ１６が読み取るタイミングを指令する割り込み要求信号を出したり、前記フリーランカウンタ１１がオーバーフローした事を前記ＣＰＵ１６に知らせる割り込み信号を出したりする機能を持っている。前記ＣＰＵ１６に前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれたデータを読み取るタイミングを知らせる割り込み要求信号は、前記各パルス信号の立下り時に限らず、或る特定のパルス信号の立下り時に割り込み要求信号を出し、この時に前記ＣＰＵ１６が前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれているデータを一括して読み取る様にする事もできる。この様にすれば、割り込み回数を減らし、前記ＣＰＵ１６の処理負担を減らす事ができる。
【００３６】
図２は、前記各回転センサ（SEN0〜SEN5）のうちの１個の回転センサ（同図ではSEN4の場合を例としている）のパルス信号の入力部から前記ＦＩＦＯメモリ１５に至る迄の信号処理回路を、図３は、当該１個の回転センサ（SEN4）のパルス信号の立下り時に於ける前記フリーランカウンタ１１のカウント値が、前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれる迄のタイムチャートを、それぞれ示している。
【００３７】
これら図２、３に於いて、CLKは、フリーランカウンタ１１及びチャンネルカウンタ１３に入力されるクロック信号で、クロック周期は０．１μｓである。前記回転センサ（SEN4）から出力されるパルス信号SEN4は、DFF_Kを通過する事で、前記CLKと同期化された信号SEN4_Aとなり、更にDFF_Lを通過する事で、信号SEN4_Bとなる。又、これら両信号SEN4_A、SEN4_Bから、前記回転センサ（SEN4）のパルス信号の立下り時に於ける前記フリーランカウンタ１１のカウント値を検出する為に利用される、信号SEN4_Cが生成される。そして、この信号SEN4_Cが前記回転センサ（SEN4）に対応するＤフリップフロップ１２ｄ（DFF_4）（２４ｂｉｔ）のCE（クロックイネーブル）に入力される事で、前記パルス信号SEN4の立下り時に於ける前記フリーランカウンタ１１のカウント値が、前記Ｄフリップフロップ１２ｄ（DFF_4）にラッチされる。又、これと同時に、前記信号SEN4_CがDFF_MのCEに入力される事で、前記フリーランカウンタ１１のカウント値が前記Ｄフリップフロップ１２ｄ（DFF_4）にラッチされた事を示す、信号SEN4_Dが生成される。このＤフリップフロップ１２ｄ（DFF_4）部分に記載したQ0-23（図３のDFF4_Q）は、このＤフリップフロップ１２ｄ（DFF_4）の出力であり、前記パルス信号SEN4の立下り時に於ける前記フリーランカウンタ１１のカウント値｛図３に示す様な「１０５」、「１３２」（１０進）｝を示している。このＤフリップフロップ１２ｄ（DFF_4）にラッチされているカウント値は、前記パルス信号SEN4の立下りが発生する度に更新される。
【００３８】
又、前記CLKは、３進カウンタ２０に入力され、更にこの３進カウンタ２０の出力が、６進カウンタである前記チャンネルカウンタ１３に入力される事で、このチャンネルカウンタ１３の出力Q0、Q1、Q2が生成される。そして、このチャンネルカウンタ１３の出力により、０．３μｓ毎に、データセレクタ１４の出力が、DFF_0にラッチされているカウント値→DFF_1にラッチされているカウント値→DFF_2にラッチされているカウント値→DFF_3にラッチされているカウント値→DFF_4にラッチされているカウント値→DFF_5にラッチされているカウント値→DFF_0にラッチされているカウント値→・・・、と言った様に、順次切り換えられる。図３には、この時のデータセレクタ１４の出力が示されている。ここで、図３中の「＊＊＊」は、このデータセレクタ１４の出力がDFF_4以外のＤフリップフロップにラッチされているカウント値になっている事を示すが、説明上不要な為、「＊＊＊」と表示している。
【００３９】
前記Ｄフリップフロップ１２ｄ（DFF_4）にカウント値がラッチされた事を示す信号SEN4_Dが“Ｈ”であり、且つ、前記チャンネルカウンタ１３の出力が“４”になった時に、信号SEN4_WRとして、ＦＩＦＯメモリ１５に書き込む為の“Ｌ”パルスが出力される。これによって、前記Ｄフリップフロップ１２ｄ（DFF_4）にラッチされているカウント値が、前記データセレクタ１４から前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれる｛前記SEN4_WRは、他の５つの回転センサからの信号SEN＊_WRと負論理のＯＲされている為、前記各Ｄフィリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）にラッチされているカウント値は、それぞれ脱落する事なく前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれる｝。
【００４０】
又、前記信号SEN4_Ｄは、この時にクリア（“Ｈ”→“Ｌ”）され、前記Ｄフリップフロップ１２ｄ（DFF_4）にラッチされているカウント値が前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込み済みである事が示される。そして、この様に信号SEN4_Ｄがクリアされる事で、前記Ｄフリップフロップ１２ｄ（DFF_4）にラッチされたカウント値が、新たな値に更新された時のみ、前記データセレクタ１４から前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれる（前記制御回路１７による制御が行われる）。
【００４１】
尚、以上の説明では、１個の回転センサ（SEN4）を例に採り上げたが、残りの回転センサ（SEN0〜SEN3、SEN5）に就いても、回路動作は同様である。
【００４２】
次に、図４は、３個の回転センサ（SEN3、SEN4、SEN5）のパルス信号の立下りが同時に発生した場合に於いて、これら３個の回転センサ（SEN3、SEN4、SEN5）のパルス信号の立下り時に於ける前記フリーランカウンタ１１のカウント値が、それぞれ前記ＦＩＦＯメモリ１５（図１、２）に書き込まれる迄のタイムチャートを示している。
【００４３】
図４に於いて、３個の回転センサ（SEN3、SEN4、SEN5）のパルス信号SEN3、SEN4、SEN5は、互いに一致している（一括して「SEN3,4,5」と表記）。CLKにより同期化された信号SEN3_A、SEN3_B、SEN3_C迄の信号は、SEN4及びSEN5に就いても全く同じである（一括して「SEN3,4,5_A」、「SEN3,4,5_B」、「SEN3,4,5_C」と表記）。信号SEN3_D、SEN4_D、SEN5_Dは、Ｄフリップフロップ１２ｃ〜１２ｅ（DFF_3、DFF_4、DFF_5、図１）に新たなカウント値がラッチされた場合（DFF3_Q、DFF4_Q、DFF5_Qの出力が変化した場合）に“Ｈ”となる信号であるが、前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれるとクリア（“Ｈ”→“Ｌ”）される為、クリアされるタイミングが互いにずれている。同様に、前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込む為の信号SEN3_WR、SEN4_WR、SEN5_WRの“Ｌ”パルスも、互いにタイミングがずれて出力される。又、図２に示した様に、これらの信号（SEN＊_WR）は負論理のＯＲされている為、図４に示す様な_FWRT信号が得られ、３個の回転センサ（SEN3、SEN4、SEN5）のパルス信号SEN3、SEN4、SEN5の立下り時に於けるカウント値は、それぞれ脱落する事なく前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれる事が分かる。総ての回転センサ（SEN0〜SEN5）のパルス信号の立下りが同時に発生する場合に就いても同様である。
【００４４】
次に、図５は、前記１個の回転センサ（SEN4）のパルス信号SEN4の立下り時刻の間隔が、データセレクタ１４が前記６個のＤフリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）を一巡してスキャンする時間（０．３μｓ×６＝１．８μｓ）以下の場合に於いて、当該１個の回転センサ（SEN4）のパルス信号の立下り時に於ける前記フリーランカウンタ１１のカウント値が、前記ＦＩＦＯメモリ１５（図１、２）に書き込まれる迄のタイムチャートを示している。
【００４５】
図５に於いて、前記回転センサ（SEN4）のパルス信号SEN4の立下り時に於けるカウント値は、それぞれ「１０５」、「１１６」、「１２４」、「１３２」であり、これらが前記Ｄフリップフロップ１２ｄ（DFF_4）にラッチされる（DFF4_Qの出力を参照）。ところが、このうちのカウント値「１１６」は、チャンネルカウンタ出力が“４”となる前（データセレクタ出力となる前）に、次のカウント値「１２４」に更新される。この為、カウント値「１１６」に就いては、SEN4_WRの“Ｌ”パルスが出力されず、前記ＦＩＦＯメモリ１５（図１、２）に書き込まれない事が分かる。
【００４６】
一方、本例の転がり軸受ユニット（自動車用ハブ軸受ユニット）の物理量測定装置（荷重測定装置）の場合、正常時に於ける（ノイズ等の外乱の影響が及ばない状態での）前記各回転センサ（SEN0〜SEN5）のパルス信号の周期（立下りの発生周期）は、最小で４５０μｓ程度である。この為、上述したデータセレクタ１４によるスキャンの一巡時間（１．８μｓ）以内に、同一のパルス信号に立て続けに立下りが発生した場合には、ノイズ等の外乱の影響であると考えられる。従って、本例の転がり軸受ユニットの物理量測定装置に於いて、前記ＦＩＦＯメモリ１５がこの間のカウント値を読み込まない事は、ノイズ等の外乱の影響を低減する観点より、好ましい効果であると言える。本発明の場合には、この様にしてノイズ等の外乱の影響を低減できる分だけ、物理量の演算結果の信頼性を向上させる事ができる。
【００４７】
上述の様に構成する本例の転がり軸受ユニットの物理量測定装置の場合には、６個の回転センサのパルス信号（SEN0〜SEN5）が信号処理装置２１に入力されると、これら各パルス信号（SEN0〜SEN5）の立下り時に於けるカウント値（フリーランカウンタ１１のカウント値）が、Ｄフリップフロップ１２ａ〜１２ｆ（DFF_0〜DFF_5）にラッチされた後、データセレクタ１４により順次出力され、回転センサ識別番号（チャンネルカウンタ１３のカウント値）と共に、ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれる。従って、本例の場合には、当該立下り時に於けるカウント値を取得する為に、膨大なデータを処理する｛前述の図１４の（Ａ）（Ｂ）に示した様に、各パルス信号（SEN0〜SEN5）のデータを、カウンタの１クロック毎にＦＩＦＯメモリに書き込み、この書き込んだデータから、各パルス信号の立下り時に於けるカウント値を求める｝必要がない。尚、図６の（Ａ）（Ｂ）は、上記書き込み処理の際の信号処理の内容を、前述の図１４の（Ａ）（Ｂ）と同じ形式で図式化したものである。
【００４８】
又、本例の場合には、前記各回転センサのパルス信号（SEN0〜SEN5）の立下り時に関する情報が、回転センサ識別番号＋立下り時に於けるカウント値の形式で、前記ＦＩＦＯメモリに書き込まれる。この為、ＣＰＵ１６は、これらの情報を利用して、前記各回転センサのパルス信号（SEN0〜SEN5）の周期、及び、これら各パルス信号（SEN0〜SEN5）同士の間の位相差（時間差）を求める処理を、容易に行える。
【００４９】
又、本例の場合には、前記各パルス信号（SEN0〜SEN5）の立下り時を計測する為のカウンタとして、フリーランカウンタ１１を使用し、且つ、このフリーランカウンタ１１のカウンタ長（ｂｉｔ数）を適切な長さに設定している。この為、このフリーランカウンタ１１のオーバーフローの発生時を考慮する事なく（オーバーフローの発生時にも）、前記各パルス信号（SEN0〜SEN5）の周期、及び、これら各パルス信号（SEN0〜SEN5）同士の間の位相差を正しく算出できる。この点に就いて、図７を参照しつつ、以下に詳しく説明する。
【００５０】
先ず、パルス信号SEN4の立下り時に於けるカウント値Ts4_1から、パルス信号SEN5の立下り時に於けるカウント値Ts5_1を減算（Ts4_1−Ts5_1）する事によって、これら両パルス信号同士の間の位相差を算出する場合に就いて考える。この場合には、これら両カウント値Ts5_1、Ts4_1に挟まれた時間帯にフリーランカウンタ１１のオーバーフローが発生していない為、当該減算の結果は、正しい位相差を表す値となる。即ち、当該減算によって、正しい位相差を算出できる。
【００５１】
次に、パルス信号SEN4の立下り時に於けるカウント値Ts4_20から、パルス信号SEN5の立下り時に於けるカウント値Ts5_20を減算（Ts4_20−Ts5_20）する事によって、これら両パルス信号同士の間の位相差を算出する場合に就いて考える。この場合には、これら両カウント値Ts5_20、Ts4_20に挟まれた時間帯にフリーランカウンタ１１のオーバーフローが１回発生している為、後のカウント値Ts4_20が、先のカウント値Ts5_20よりも小さく（Ts4_20＜Ts5_20）なっている。従って、この場合、単純にTs4_20−Ts5_20（後のカウント値−先のカウント値）を計算しても、正しい位相差を得る事はできない（この点に就いては、１つのパルス信号の互いに隣り合う２つの立下り点に於けるカウント値のうち、時間的に後にカウントされたカウント値から、時間的に先にカウントされたカウント値を減算する事によって、当該パルス信号の周期を求める場合に就いても同様である）。正しい位相差（や周期）を得る為には、この間（減算する２つのカウント値に挟まれた時間帯）にフリーランカウンタ１１のオーバーフローが発生したかどうかを知り、それにより処理方法を変える必要がある。
【００５２】
しかしながら、本発明の転がり軸受ユニット（自動車用ハブ軸受ユニット）の物理量測定装置（荷重測定装置）の様に、低速時に物理量（荷重）を測定する必要がない場合には、測定すべき各回転センサのパルス信号の周期の最大値（最低車速時）がフリーランカウンタ１１の一巡周期（オーバーフローの発生周期）よりも小さくなる様に、このフリーランカウンタ１１のカウンタ長（ｂｉｔ数）やクロック周期を設定しておけば、オーバーフローの発生を考慮せずに、正しい周期や位相差を得る事ができる。
【００５３】
ここで、説明の為に１例を挙げる。今、フリーランカウンタ１１のｂｉｔ長を２４ｂｉｔとし、ＦＩＦＯメモリ１５にもカウント値が２４ｂｉｔで書き込まれ、ＣＰＵ１６が２４ｂｉｔのカウント値を読み込み、このＣＰＵ１６の内部に於いて３２ｂｉｔ長で演算する事とする。この場合に、先のカウント値Ts5_20＝１６７７７２１０（１０進。尚、参考として２24＝１６７７７２１６）、後のカウント値Ts4_20＝１０（１０進）となった場合（減算する２つのカウント値に挟まれた時間帯にオーバーフローが１回だけ発生した場合）には、以下に示す様に、減算結果の上位をマスクすれば、１６（１０進）と言う、正しい位相差を表す減算結果が得られる。
先のカウント値Ts5_20：１６７７７２１０（１０進）＝ＦＦＦＦＦＡ（１６進）
後のカウント値Ts4_20：１０（１０進）＝０００００Ａ（１６進）
Ts4_20−Ts5_20＝０００００００Ａ−００ＦＦＦＦＦＡ＝ＦＦ００００１０（１６進）
この減算結果の上位２５ｂｉｔ〜３２ｂｉｔの８ｂｉｔをマスクして０とすると、
ＦＦ００００１０  ＡＮＤ  ００ＦＦＦＦＦＦ＝００００００１０（１６進）
＝１６（１０進）
【００５４】
フリーランカウンタ１１のオーバーフローが発生していない時に、上述の様な方法で処理をしても、正しい位相差（や周期）を得られる事は自明である。従って、上述の様な方法で処理をすれば、フリーランカウンタ１１のオーバーフローが発生する、しないに拘らず、正しい位相差（や周期）を得られる事が分かる。
この為、測定すべき速度範囲に於いては、フリーランカウンタ１１のオーバーフローの発生の有無を考慮せず、各回転センサのパルス信号の位相差（や周期）を演算でき、ソフト処理が単純化され、処理速度の向上を図る事ができる。
【００５５】
尚、測定すべき各回転センサのパルス信号の最大値（最低車速時）が、フリーランカウンタ１１の一巡周期よりも小さくなる様に、このフリーランカウンタ１１のｂｉｔ長やクロック周期を適切に設定しておけば、測定すべき速度範囲に於いて、各パルス信号の位相差（や周期）を計算するカウント値の間には、オーバーフローは１回以下しか発生せず、２回以上は発生しない。
【００５６】
自動車の低速走行時には、走行安定性確保の為の制御を実行する必要がない為、本例の転がり軸受ユニット（自動車のハブ軸受ユニット）の物理量測定装置（荷重測定装置）に於いても、荷重等の物理量を測定する必要がない。従って、自動車の速度が或る大きさ以上になった場合にのみ、上述した周期及び位相差の計算を行えれば良い。本例の場合には、これらの事を考慮して、前記フリーランカウンタ１１のカウンタ長（ｂｉｔ数）を十分に長く（２４ｂｉｔに）設定し、クロック周期を０．１μｓとする事により、荷重等の物理量を測定する必要がある速度範囲に於いては、各回転センサのパルス信号の周期がフリーランカウンタ１１の一巡周期を越えない様にしている。
【００５７】
即ち、本例の場合、このフリーランカウンタ１１の一巡周期は、０．１μｓ×２４ｂｉｔ（２24）＝約１．６８ｓである。これに対し、１例を挙げると、前記各回転センサのパルス信号（SEN0〜SEN5）は、車輪１回転当たり５０パルス（５０パルス／回転）発生する。従って、車輪が１回転するのに要する時間が、１．６８ｓ×５０＝８３．９ｓ未満であれば（車輪径を６００ｍｍとすると、自動車の速度が８０．９ｍ／ｈを超えていれば）、各回転センサのパルス信号の周期及びこれら各パルス信号同士の間の位相差は、フリーランカウンタ１１の一巡時間より小さくなり、且つ、２つの立下り間（又は立上り間）のオーバーフローの発生は１回以下である。一方、本例の転がり軸受ユニットの物理量測定装置の場合には、通常、自動車の速度が５ｋｍ／ｈ（≫８０．９ｍ／ｈ）以上の範囲で、荷重等の物理量の測定を行えれば良い。従って、本例の場合には、この５ｋｍ／ｈ以上の速度範囲で、オーバーフローの発生時を考慮する事なく、周期及び位相差を正しく算出できる。
【００５８】
尚、前記各パルス信号（SEN0〜SEN5）の立下り時を計測する為のカウンタを、フリーランカウンタとせずに、例えば、何れか１つの回転センサの立下りによってカウント値をリセットするカウンタとする場合には、６個の回転センサ相互の位相差が変化した場合や、その間のどこにオーバーフローが入るか等による影響に就いても、ソフト処理上で配慮する必要がある為、処理が非常に複雑となり、処理時間も増大する。これに対し、本例の場合には、当該カウンタをフリーランカウンタ１１とし、且つ、適切なカウンタ長を設定する事により、前記物理量の演算処理を容易にしている。
【００５９】
以上の事から、本例の場合には、ハードウェア構成の簡素化、小型化、及びソフトウェア処理の容易化（信号処理速度の向上）を図ると共に、コストダウンを図る事もできる。
【００６０】
尚、本例の場合には、前記制御回路１７から前記ＣＰＵ１６に対し、前記フリーランカウンタ１１がオーバーフローした事を知らせる割り込み信号を送信する様にしている。これにより、例えば、或る回転センサのパルス信号の立下り又は立上りによる割り込み信号の間（周期）にオーバーフローの発生が２回以上であれば、車速が荷重測定する必要のない低速領域であると判断でき、この範囲に於いては、演算の必要がない事が分かる。
【００６１】
又、前述した様に、本例を実施する場合には、前記制御回路１７が或る特定のパルス信号の立下り時に割り込み要求信号を出す事によって、当該立下り時に前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれているデータ（回転センサ識別番号＋カウント値）を、前記ＣＰＵ１６に一括して読み取らせる様にする事ができるが、この場合、当該立下り時に前記ＦＩＦＯメモリ１５に書き込まれているデータの数は、前記各パルス信号相互間の位相差変動等によって、常に一定にはならない。これは、理想的な状態に於いては、毎回６個ずつのデータ数（回転センサが６個である為）が書き込まれているが、特定のパルス信号と各パルス信号間の位相差の変動や、ＣＰＵ１６がＦＩＦＯメモリ１５からデータを読み込むタイミング等によって、若干変動する為である。しかしながら、本例の場合には、前記ＦＩＦＯメモリ１５により、当該データ数の変動に拘らず、適切にデータ処理を行う事ができる。又、前記ＣＰＵ１６が他の処理を実行する関係で、前記ＦＩＦＯメモリ１５からのデータの読み込みが遅れた場合でも、後から一括して多くのデータを読み込んで、適切な処理を実行する事ができる。
【００６２】
［実施の形態の第２例］
図８は、請求項２、４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例は、自動車の全４輪分の転がり軸受ユニットの物理量測定装置に関する。信号処理装置２１ａには、１個の転がり軸受ユニットに就いて６個の回転センサのパルス信号が入力される為、全体で６×４＝２４個の回転センサのパルス信号（SEN0〜SEN5、SEN6〜SEN11、SEN12〜SEN17、SEN18〜SEN23）が入力される。本例の信号処理装置２１ａの回路構成は、基本的には、上述した第１例の信号処理装置２１（図１、２参照）と同様であるが、Ｄフリップフロップ１２ａ〜１２ｗ（DFF_0〜DFF_23）をパルス信号（SEN0〜SEN5、SEN6〜SEN11、SEN12〜SEN17、SEN18〜SEN23）に合わせて２４個設けている点、及び、ＦＩＦＯメモリ１５ａ、１５ｂとＣＰＵ１６ａ、１６ｂとを２個ずつ設けている点が、上述した第１例の場合と異なる。
【００６３】
又、本例の場合には、前記各パルス信号（SEN0〜SEN5、SEN6〜SEN11、SEN12〜SEN17、SEN18〜SEN23）の立下り時に関するデータ｛回転センサ識別番号（チャンネルカウンタ１３のカウント値）＋カウント値（フリーランカウンタ１１のカウント値）｝のうち、前側２輪（左前輪、右前輪）に就いてのデータを一方のＦＩＦＯメモリ１５ａに、後側２輪（左後輪、右後輪）に就いてのデータを他方のＦＩＦＯメモリ１６ｂに、それぞれ書き込む。これら各データを２個のＦＩＦＯメモリ１５ａ、１５ｂに書き込む方法は、基本的には上述した第１例の場合と同様である。そして、一方のＣＰＵ１６ａが一方のＦＩＦＯメモリ１５ａから、他方のＣＰＵ１６ｂが他方のＦＩＦＯメモリ１６ｂから、前記各データを読み取った後、この読み取ったデータを利用して、それぞれ各車輪毎の、６個の回転センサのパルス信号の周期、及び、これら各パルス信号同士の間の位相差を算出する。前記各ＦＩＦＯメモリ１５ａ、１５ｂから前記各ＣＰＵ１６ａ、１６ｂが前記各データを読み取る方法は、基本的には上述した第１例の場合と同様である。又、前記各ＦＩＦＯメモリ１５ａ、１５ｂと前記各ＣＰＵ１６ａ、１６ｂとのインターフェースは、これら各ＣＰＵ１６ａ、１６ｂが前記各データを読み出す場合にアドレスの指定（アドレスバス）が不要な為、簡単なもので済む。
【００６４】
上述の様に構成する本例の転がり軸受ユニット（自動車用ハブ軸受ユニット）の物理量測定装置（荷重測定装置）の場合には、全４輪分の回転センサのパルス信号（SEN0〜SEN5、SEN6〜SEN11、SEN12〜SEN17、SEN18〜SEN23）を処理する構造でありながら、信号処理装置２１ａを構成するフリーランカウンタ１１、チャンネルカウンタ１３、及びデータセレクタ１４の数を、上述した第１例の信号処理装置２１の場合と同様、それぞれ１個ずつにできる。この為、信号処理装置２１ａを小型に構成できる。又、本例の場合には、前述した第１例の場合と比べて、信号処理装置２１ａに入力されるパルス信号の数が４倍になったが、前記フリーランカウンタ１１及びチャンネルカウンタ１３に入力するＣＬＫの周期は、上述した第１例と同じ大きさ（０．１μｓ）のまま変更する事なく、正常な信号処理を行える。即ち、本発明の信号処理装置の回路構成に於いては、入力されるパルス信号の数が多くなっても、当該ＣＬＫの周期を大きくする必要はない為、この周期を小さくして、分解能を向上させる事ができる（言い換えると、この周期を大きくして、分解能を低下させる必要はない）。又、本例の場合には、前側２輪（左前輪、右前輪）に就いてのデータと、後側２輪（左後輪、右後輪）に就いてのデータとを、一方のＦＩＦＯメモリ１５ａ及びＣＰＵ１６ａと、他方のＦＩＦＯメモリ１６ｂ及びＣＰＵ１６ｂとによって、分散処理する事ができる。この為、これら各ＦＩＦＯメモリ１５ａ、１５ｂ及び各ＣＰＵ１６ａ、１６ｂとして、比較的低スペックのものを使用し、コストダウンや小型化を図ったり、２個のＣＰＵを使用し、高速に演算する事も可能である。
【００６５】
尚、本発明を実施する場合、フリーランカウンタのカウンタ長（ｂｉｔ数）を決定するに当たり、物理量の算出精度を向上させる為には、ＣＬＫ周期が小さく、カウンタ長が長い方が良い為、これらの事に就いても考慮して決定する必要がある。
【００６６】
又、本発明の信号処理装置に於いて、時間測定用のフリーランカウンタは、同期式のカウンタである。分解能を向上させる為には、ＣＬＫ周期を小さくする事が望ましいが、本発明の信号処理装置の回路に於いては、最小ＣＬＫ周期は、ほぼ当該フリーランカウンタの動作速度により制約されるのみであり、それ以外の制約は少ない為、最小ＣＬＫ周期を小さくする事が可能である。
【００６７】
又、上述した実施の形態の第２例では、全４輪に就いてのデータを、２個ずつのＦＩＦＯメモリとＣＰＵとに分散処理させる構成を採用したが、本発明を実施する場合には、全４輪に就いてのデータを、１個のＦＩＦＯメモリと１個の高性能ＣＰＵとに処理させる構成を採用する事もできる。この点に就いて総括すると、本発明を実施する場合には、各車輪毎に１個ずつのＦＩＦＯメモリ及びＣＰＵを使用する事や、前側２輪（左前輪、右前輪）、後側２輪（左後輪、右後輪）毎に１個ずつのＦＩＦＯメモリ及びＣＰＵを使用する事や、全４輪で１個ずつのＦＩＦＯメモリ及びＣＰＵを使用する事ができ、小型化要求、コスト要求、又は処理速度の要求等に応じて、種々の構成を採用する事ができる。
【００６８】
又、本発明を実施する場合、信号処理装置を構成するＣＰＵには、周期及び位相差のみを算出させる（その後の物理量の算出は、他のＣＰＵに行わせる）事もできるし、その後の物理量の算出まで行わせる事もできる。前者の場合には、信号処理装置と他のＣＰＵとが合わさって演算器となり、後者の場合には、信号処理装置が単独で演算器となる。
【００６９】
又、本発明を実施する場合、信号処理装置の回路構成は、ＦＩＦＯメモリやＣＰＵを市販のＩＣを使用して構成する事も可能であるが、この総て或いは一部をＣＰＬＤやＦＰＧＡ等のＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）やＡＳＩＣで構成する事も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
前述した様に、本発明の場合には、データセレクタによるスキャンの一巡時間以内に、各パルス信号の立下り又は立上がりが２回以上発生すると、直近の立下り時又は立上がり時に於けるカウント値以外はＦＩＦＯメモリに書き込まれず、これによってノイズ等の外乱の影響を低減できる旨を説明した。
しかしながら、各パルス信号には、データセレクタによるスキャンの一巡時間よりも長い時間間隔で異常が発生する場合もあり、この様な場合には、上述した様な原理だけでは、当該異常の影響を十分に除去できない場合がある。以下、この様な場合に就いて説明する。
【００７１】
転がり軸受ユニットの物理量測定装置に於いては、通常の場合は、パルスエッジが任意の規則性を持って入力されるが、外乱ノイズ混入やパルス抜け等の異常があると正常な位相差検出ができないので、位相差演算を停止させると共に、異常発生を検出する必要がある。
又、異常状態ではなくても、例えば、エンコーダが想定している方向とは逆方向に回転している場合や、エンコーダの回転は停止しているが、停止中の車体のピッチング等によって回転センサがパルスエッジを出力してしまう場合は、やはり規則性の崩れたパルスエッジが入力される。これらの場合には、回転センサが失陥している訳ではないので、異常判定をするべきでなく、単に演算を停止させる、或いは異常検出機能を停止させる必要がある。
【００７２】
従って、これらの要求に応えつつ、本発明を実施する場合には、以下の様な措置を採用する事が好ましい。
即ち、転がり軸受ユニットの物理量測定装置が位相差の演算や異常判定に用いる回転センサ入力パルス情報は使用しないで、車両側の速度情報（エンジン回転、トランスミッション回転、トランスミッションギヤポジション、ＡＢＳコントローラ演算車速等）から、車両停止状態や後進状態を認識する。そして、車両停止状態や後進状態を認識したら、位相差の演算を停止する、或いは少なくともパルス異常判定は停止するか、異常判定しても外部に通知しない様にする。或いは、車両制御等を司る上位のＣＰＵが、車両停止状態や後進状態を認識したら、その間は物理量演算用ＣＰＵにリセット信号を継続送信する等して、当該ＣＰＵの機能そのものを停止させる。
【符号の説明】
【００７３】
１  外輪
２  ハブ
３  転動体
４  エンコーダ
５  カバー
６ａ1、６ａ2、６ｂ1、６ｂ2、６ｃ1、６ｃ2  回転センサ
７  透孔
８  柱部
９  第一特性変化部
１０  第二特性変化部
１１  フリーランカウンタ
１２ａ〜１２ｗ  Ｄフリップフロップ
１３  チャンネルカウンタ
１４  データセレクタ
１５、１５ａ、１５ｂ  ＦＩＦＯメモリ
１６、１６ａ、１６ｂ  ＣＰＵ
１７  制御回路
１８  発振器
１９  分周器
２０  ３進カウンタ
２１、２１ａ  信号処理装置
【図１】
2011075379.tif 000003
【図２】
2011075379.tif 000004
【図３】
2011075379.tif 000005
【図４】
2011075379.tif 000006
【図５】
2011075379.tif 000007
【図６】
2011075379.tif 000008
【図７】
2011075379.tif 000009
【図８】
2011075379.tif 000010
【図９】
2011075379.tif 000011
【図１０】
2011075379.tif 000012
【図１１】
2011075379.tif 000013
【図１２】
2011075379.tif 000014
【図１３】
2011075379.tif 000015
【図１４】
2011075379.tif 000016