(57)【要約】  本発明は、回転する転がり軸受（２０）の特に回転数、回転方向、半径方向力、軸線方向力又は固体伝導音事象のような作動パラメータを求める方法及びコンピュータプログラムに関し、転がり軸受（２０）にセンサ装置（２６；２７；２９）が取付けられて、転がり軸受（２０）の回転の際その回転位置に関係する波状信号（４０）を供給し、この信号（４０）がサンプリング点ｋ，ｋ＋１，ｋ＋２，・・・でサンプリングされ、それによりサンプリング値ｘ＊（ｋ），ｘ＊（ｋ＋１），ｘ＊（ｋ＋２），・・・が求められ、Ａ）評価により回転数、回転方向、半径方向力及び／又は軸線方向力を求めるため、信号（４０）と交差しかつその包絡線にほぼ平行である補助線（４２）が作図され、作動パラメータがこれに基いて求められ、かつ／又はＢ）固体伝導音事象を求めるため、濾波サンプル値ｖ（ｋ），ｖ（ｋ＋１），ｖ（ｋ＋２），・・・を得るための高域フィルタ（５９）において、サンプル値ｘ＊（ｋ），ｘ＊（ｋ＋１），ｘ＊（ｋ＋２），・・・が濾波され、濾波サンプル値ｖ（ｋ），ｖ（ｋ＋１），ｖ（ｋ＋２）の少なくとも２次の統計的積率Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ），Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ＋１），Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ＋２）の評価により、現れる固体伝導音が求められ、ここでｋは経過した時間の実行変数としての整数である。更に本発明は、本発明による方法又はコンピュータプログラムを実施するための評価装置を備えている転がり軸受（２０）に関する。
2008501959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する転がり軸受（２０）の特に回転数、回転方向、半径方向力、軸線方向力又は固体伝導音事象のような作動パラメータを求める方法であって、転がり軸受（２０）にセンサ装置（２６；２７；２９）が取付けられて、転がり軸受（２０）の回転の際その回転位置に関係する波状信号（４０）を供給し、この信号（４０）がサンプリング点ｋ，ｋ＋１，ｋ＋２，・・・でサンプリングされ、それによりサンプル値ｘ＊（ｋ），ｘ＊（ｋ＋１），ｘ＊（ｋ＋２），・・・が求められ、
Ａ）評価により回転数、回転方向、半径方向力及び／又は軸線方向力を求めるため、信号（４０）と交差しかつその包絡線にほぼ平行である補助線（４２）が作図され、作動パラメータがこれに基いて求められ、かつ／又は
Ｂ）固体伝導音事象を求めるため、濾波サンプル値ｖ（ｋ），ｖ（ｋ＋１），ｖ（ｋ＋２），・・・を得るための高域フィルタ（５９）において、サンプル値ｘ＊（ｋ），ｘ＊（ｋ＋１），ｘ＊（ｋ＋２），・・・が濾波され、濾波サンプル値ｖ（ｋ），ｖ（ｋ＋１），ｖ（ｋ＋２）の少なくとも２次の統計的積率Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ），Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ＋１），Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ＋２）の評価により、現れる固体伝導音が求められ、
ここでｋは経過した時間の順序変数としての整数である、作動パラメータを求める方法。
【請求項２】
作動パラメータとして回転数を求め、次の段階を含む
ａ）開始時点ｋ＝０用信号（４０）の期待値として評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＝０））の開始値を規定し、信号（４０）の瞬時値をサンプリング開始値ｘ＊（０）として求める時点ｋ＝０に信号（４０）をサンプリングし、続いて順序変数ｋを１だけ増大し、
ｂ）信号（４０）の瞬時値を（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）として求めるため、時点ｋ＋１に信号（４０）をサンプリングし、
ｃ）ｋ番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ））と、適合量ｃ０と（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）からｋ番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ））の減算の結果との積の和として、（ｋ＋１）番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＋１））を計算し（Ｓ１００）、
ｄ）段階ｂ）において求められた（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）から、段階ｃ）において計算された（ｋ＋１）番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＋１））を減算し（Ｓ１０１）、差を（ｋ＋ｌ）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）として使用し、
ｅ）段階ｄ）で計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の符号を、段階ｄ）の以前の実効の対応するｋ番目の計算値ｘ（ｋ）の符号と比較し（Ｓ１０２）、
ｆ）段階ｅ）において比較された符号が同じである場合、ｋを１だけ増大し、段階ｂ）〜ｆ）を反復し、そうでない場合現在の段階ｄ）の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が段階ｄ）の以前の実行のｋ番目の計算値ｘ（ｋ）より大きいか否かを比較し（Ｓ２０３）、
ｇ）段階ｆ）でｘ（ｋ＋１）＞ｘ（ｋ）が生じる場合、段階ｅ）において求められて等しくない符号を持つ両方の計算値の間の符号がこの上昇する方向に変化した時点（ｔａｕｆ１，ｔａｕｆ２）を規定し（Ｓ２１０，Ｓ２１２，Ｓ２１４）、ｋを１だけ増大し、段階ｆ）において再びｘ（ｋ＋１）＞ｘ（ｋ）が生じるまで、段階ｂ）〜ｇ）を反復し、そうでない場合、段階ｅ）において求められて等しくない符号を持つ両方の計算値の間の符号がこの低下する方向に変化した時点（ｔａｂ１，ｔａｂ２）を規定し（Ｓ２３０，Ｓ２３２，Ｓ２３４）、ｋを１だけ増大し、段階ｆ）において再びｘ（ｋ＋１）＞ｘ（ｋ）が成立しない事態が生じるまで、段階ｂ）〜ｇ）を反復し、
ｈ）段階ｇ）における異なる実行において求められた時点（ｔａｕｆ１，ｔａｕｆ２；ｔａｂ１，ｔａｂ２）の差（ΔＴａｕｆ；ΔＴａｂ）を形成し（Ｓ４０４；Ｓ５０４）、この差（ΔＴａｕｆ；ΔＴａｂ）を、転がり軸受（２０）の回転数に相当する値として出力し（Ｓ５１０；Ｓ４１０）、かつなるべく段階ｂ）から方法を続行し、
ｃ０に対して０＜ｃ０＜１が成立するようにする
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
段階ｇ）における異なる実行において規定される時点（ｔａｕｆ１，ｔａｕｆ２；ｔａｂ１，ｔａｂ２）を、段階ｆ）からの等しくない符号を持つ両方の計算値の間の補間（Ｓ２１２；２３２）により求めることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
作動パラメータとして軸線方向力が転がり軸受（２０）に加わる際波状信号（４０）が変化するように、センサ装置（２９，３６，３７，３８，３９）を構成し、次の段階を含む、
ａ）開始時点ｋ＝０用信号（４０）の期待値として評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＝０））の開始値を規定し、信号（４０）の瞬時値をサンプリング開始値ｘ＊（０）として求める時点ｋ＝０に信号（４０）をサンプリングし、続いて順序変数ｋを１だけ増大し、
ｂ）信号（４０）の瞬時値を（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）として求めるため、時点ｋ＋１に信号（４０）をサンプリングし、
ｃ）ｋ番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ））と、適合量ｃ０と（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）からｋ番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ））の減算の結果との積の和として、（ｋ＋１）番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＋１））を計算し（Ｓ１００）、
ｄ１）段階ｂ）において求められた（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）から、段階ｃ）において計算された（ｋ＋１）番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＋１））を減算し（Ｓ１０１）、補助量（ｈｕｂ，ｈｌｆ）を加算し、結果を（ｋ＋ｌ）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）として使用し、
ｅ１）段階ｄ１）で計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の符号を、段階ｄ１）の以前の実行の対応するｋ番目の計算値ｘ（ｋ）の符号と比較し（Ｓ１０２）、
ｆ１）段階ｅ１）において比較された符号が同じである場合、ｋを１だけ増大し、段階ｂ）〜ｆ１）を反復し、そうでない場合現在の段階ｄ１）の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が段階ｄ１）の以前の実行のｋ番目の計算値ｘ（ｋ）より大きいか否かを比較し（Ｓ２０３）、
ｇ１）段階ｆ１）でｘ（ｋ＋１）＞ｘ（ｋ）が生じる場合、段階ｅ１）において求められて等しくない符号を持つ両方の計算値の間の符号がこの上昇する方向に変化した時点（ｔａｕｆ１，ｔａｕｆ２）を規定し（Ｓ２１０，Ｓ２１２，Ｓ２１４）、ｋを１だけ増大し、段階ｆ１）において再びｘ（ｋ＋１）＞ｘ（ｋ）が生じるまで、段階ｂ）〜ｇ１）を反復し、そうでない場合、段階ｅ１）において求められて等しくない符号を持つ両方の計算値の間の符号がこの低下する方向に変化した時点（ｔａｕｆ１，ｔａｕｆ２）を規定し（Ｓ２３０，Ｓ２３２，Ｓ２３４）、ｋを１だけ増大し、段階ｆ１）において再びｘ（ｋ＋１）＞ｘ（ｋ）が成立しない事態が生じるまで、段階ｂ）〜ｇ１）を反復し、
ｉ１）段階ｇ１）の第２の選択肢において規定された時点（ｔａｂ２）を、段階ｇ１）の第１の選択肢において規定された時点（ｔａｕｆ２）から減算し、差を負の半波の時間間隔（Δｔ＿ｎｈｗ）として使用し、
ｄ２）段階ｃ）において計算された（ｋ＋１）番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＋１））及び補助量（ｈｕｂ・ｈｌｆ）を、段階ｂ）において求められたｋ＋１番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）から減算し（Ｓ６０１）、結果を（ｋ＋１）番目の計算値ｙ（ｋ＋１）として使用し、
ｅ２）段階ｄ２）において計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｙ（ｋ＋１）の符号を、段階ｄ２）の以前の実行の対応するｋ番目の計算値ｙ（ｋ）の符号と比較し（Ｓ６０２）、
ｆ２）段階ｅ２）において比較される符号が等しい場合、ｋを１だけ増大し、段階ｂ）〜ｆ２）を反復し、そうでない場合、現在の段階ｄ２）の（ｋ＋１）番目の計算値ｙ（ｋ＋１）が段階ｄ２）の以前の実行の対応するｋ番目の計算値ｙ（ｋ）より大きいか否か比較し（Ｓ６０３）、
ｇ２）段階ｆ）でｘ（ｋ＋１）＞ｘ（ｋ）が生じる場合、段階ｅ２）において求められて等しくない符号を持つ両方の計算値の間の符号がこの上昇する方向に変化した時点（ｔ＊ａｕｆ１，ｔ＊ａｕｆ２）を規定し（Ｓ６１０，Ｓ６１２，Ｓ６１４）、ｋを１だけ増大し、段階ｆ２）において再びｘ（ｋ＋１）＞ｘ（ｋ）が生じるまで、段階ｂ）〜ｇ２）を反復し、そうでない場合、段階ｅ２）において求められて等しくない符号を持つ両方の計算値の間の符号がこの低下する方向に変化した時点（ｔ＊ａｂ１，ｔ＊ａｂ２）を規定し（Ｓ２３０，Ｓ２３２，Ｓ２３４）、ｋを１だけ増大し、段階ｆ２）において再びｘ（ｋ＋１）＞ｘ（ｋ）が成立しない事態が生じるまで、段階ｂ）〜ｇ２）を反復し、
ｉ２）段階ｇ２）の第１の選択肢において規定された時点（ｔ＊ａｕｆ２）を、段階ｇ２）の第２の選択肢において規定された時点（ｔ＊ａｂ２）から減算し、差を正の半波の時間間隔（Δｔ＿ｐｈｗ）として使用し、
その際段階ｄ２）〜ｉ２）がなるべく段階ｄ１）〜ｉ１）と並行して経過するようにし、
ｊ）  段階ｉ１）及びｉ２）において求められた時間間隔（Δｔ＿ｎｈｗ，Δｔ＿ｐｈｗ）の差（Δｔ＿ｐｈｗ−Δｔ＿ｎｈｗ）を形成し（Ｓ４０８，Ｓ５０８）、
この差（Δｔ＿ｐｈｗ−Δｔ＿ｎｈｗ）の符号（ａｘ＿ｄｉｒ）を、転がり軸受（２０）に作用する軸線方向力の方向に相当する値として出力し（Ｓ５１０；Ｓ４１０）、その際ｃ０に対して０＜ｃ０＜１が成立するようにする
ことを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項５】
段階ｇ１）及びｇ２）において規定された時点（ｔａｕｆ１，ｔａｕｆ２；ｔａｂ１，ｔａｂ２；ｔ＊ａｕｆ１，ｔ＊ａｕｆ２；ｔ＊ａｂ１，ｔ＊ａｂ２）を、段階ｆ１）又はｆ２）からの等しくない符号を持つそれぞれ両方の計算値の間の補間（Ｓ２１２；Ｓ２３２；Ｓ６１２；Ｓ６３２）により求めることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
軸線方向力の大きさの尺度として、段階ｊ）において形成された差（Δｔ＿ｐｈｗ−Δｔ＿ｎｈｗ）の値（ａｘ＿ｆｏｒ）の計算（Ｓ４０９，Ｓ５０９）を実行し、かつ出力することを特徴とする、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
作動パラメータとして半径方向力を求め、次の段階を含む
ａ）開始時点ｋ＝０用信号（４０）の期待値として評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＝０））の開始値を規定し、信号（４０）の瞬時値をサンプリング開始値ｘ＊（０）として求める時点ｋ＝０に信号（４０）をサンプリングし、続いて実行変数ｋを１だけ増大し、
ｂ）信号（４０）の瞬時値を（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）として求めるため、時点ｋ＋１に信号（４０）をサンプリングし、
ｃ）ｋ番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ））と、適合量ｃ０と（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）からｋ番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ））の減算の結果との積の和として、（ｋ＋１）番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＋１））を計算し（Ｓ１００）、
ｄ）段階ｂ）において求められたｋ＋１番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）から、段階ｃ）において計算された（ｋ＋１）番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＋１））を減算し（Ｓ１０１）、差を（ｋ＋ｌ）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）として使用し、
ｅ）段階ｄ）で計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の符号を、段階ｄ）の以前の実効の対応するｋ番目の計算値ｘ（ｋ）の符号と比較し（Ｓ１０２）、
ｋ）段階ｅ）において比較された符号が同じである場合、段階ｄ）の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の符号が正であるか否か検査し（Ｓ３０２），正の符号が生じる場合、段階ｅ）において等しくない符号が検出されるまで、段階ｂ）〜ｋ）を反復し、今まで段階ｄ）において計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最大値（ｍａｘ＿ｗｅｒｔ）を記憶し（Ｓ３０５）、そうでない場合、段階ｅ）において等しくない符号が検出されるまで、段階ｂ）〜ｋ）を反復し、今まで段階ｄ）において計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最小値（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ）を記憶し（Ｓ３１５）、段階ｄ）において計算されたこれらの（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最大値（ｍａｘ＿ｗｅｒｔ）と最小値（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ）との差（ｈｕｂ）を計算し、この差（ｈｕｂ）を転がり軸受（２０）に作用する半径方向力に相当する値として出力し（Ｓ１０８），なるべくｋを１だけ増大し、段階ｂ）から方法を続行し、段階ｅ）において比較された符号が等しくない場合、段階ｄ）において計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最大値（ｍａｘ＿ｗｅｒｔ）又は最小値（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ）を０にリセットし、ｋを１だけ増大し、段階ｂ）により方法を続行し、
その際ｃ０に対して０＜ｃ０＜１が成立するようにする、
ことを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項８】
段階ｋ）において正の符号について、段階ｄ）の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が今まで求められた最大値（ｍａｘ＿ｗｅｒｔ）より大きいか否かの検査（Ｓ３０４）を実行し、そうである場合、この（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）を、差（ｈｕｂ）の計算（Ｓ３０８）のため新しい最大値（ｍａｘ＿ｗｅｒｔ）として記憶し（Ｓ３０５）、
負の符号について、段階ｄ）の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が今まで求められた最小値（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ）より小さいか否かの検査（Ｓ３１４）を実行し、そうである場合、この（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）を、差（ｈｕｂ）の計算（Ｓ３０８）のため新しい最小値（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ）として記憶する（Ｓ３１５）
ことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
段階ｋ）の第１の実際の際、差（ｈｕｂ）を更に最大差（ｈｕｂ＿ｍａｘ）として記憶し、段階ｋ）の各実行の際、現在計算される差（ｈｕｂ）の値が最大差（ｈｕｂ＿ｍａｘ）より大きいか否かの比較（Ｓ１１０）を実行し、そうである場合、この現在計算される差（ｈｕｂ）を、なるべく利用者により消去可能な新しい最大差（ｈｕｂ＿ｍａｘ）として記憶することを特徴とする、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
作動パラメータとして回転方向を求め、波状信号（４０）が異なる回転方向では異なるようにセンサ装置（２５，３１，３２’，３３，３４’）を構成し、次の段階を含む
ａ）開始時点ｋ＝０用信号（４０）の期待値として評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＝０））の開始値を規定し、信号（４０）の瞬時値をサンプリング開始値ｘ＊（０）として求める時点ｋ＝０に信号（４０）をサンプリングし、続いて実行変数ｋを１だけ増大し、
ｂ）信号（４０）の瞬時値を（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）として求めるため、時点ｋ＋１に信号（４０）をサンプリングし、
ｃ）ｋ番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ））と、適合量ｃ０と（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）からｋ番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ））の減算の結果との積の和として、（ｋ＋１）番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＋１））を計算し（Ｓ１００）、
ｄ）段階ｂ）において求められたｋ＋１番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）から、段階ｃ）において計算された（ｋ＋１）番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＋１））を減算し（Ｓ１０１）、差を（ｋ＋ｌ）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）として使用し、
ｅ）段階ｄ）で計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の符号を、段階ｄ）の以前の実行の対応するｋ番目の計算値ｘ（ｋ）の符号と比較し（Ｓ１０２）、
ｌ）段階ｅ）において比較された符号が同じである場合、段階ｄ）の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の符号が正であるか否かを検査し（Ｓ３０２）、正の符号が生じる場合、段階ｅ）において等しくない符号が検出されるまで、段階ｂ）〜ｌ）を反復し、今まで段階ｄにおいて計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最大値の出現の時点（ｍａｘ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）を記憶し（Ｓ３０６）、そうでない場合、段階ｅ）において等しくない符号が検出されるまで、段階ｂ）〜ｌ）を反復し、今まで段階ｄ）において計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最小値の出現の時点（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）を記憶し（３１６）、ｋを１だけ増大し、段階ｅ）において比較された符号が等しくない場合、段階ｂ）から方法を続行し、
ｍ）転がり軸受（２０）の回転方向（ｓｙｍ）を求めるため、今まで段階ｄ）において計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最大値の出現の時点（ｍａｘ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）と今まで段階ｄ）において計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最小値の出現の時点（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）との時間的関係を評価し（Ｓ２０３；Ｓ２０４，Ｓ２０６；Ｓ２２４，Ｓ２２６）、それを出力し（Ｓ２０８；Ｓ２２８）、ｋを１だけ増大し、段階ｂ）により方法を続行し、
その際ｃ０に対して０＜ｃ０＜１が成立するようにする
ことを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項１１】
段階ｍ）が、現在の段階ｄ）の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が段階ｄ）の以前の実行の対応するｋ番目の計算値ｘ（ｋ）より大きいか否かの比較（Ｓ２０３）を含み、次の段階を含む
ｎ）段階ｍ）における比較が正である場合、今まで段階ｄ）において計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最小値の出現の時点（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）から最小補助変数（ｍｉｎ＿ｔ＿ｒｅｆ）を減算し（Ｓ２０４）、結果を２で除算し、これに最小補助変数（ｍｉｎ＿ｔ＿ｒｅｆ）を加算し、これから今まで段階ｄ）において計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最大値の出現の時点（ｍａｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）を減算し、続いて結果の符号（ｓｙｍ）を決定し、続いて今まで段階ｄ）において計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最小値の出現の時点（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）を新しい最小補助変数（ｍｉｎ＿ｔ＿ｒｅｆ）として引継ぎ、この符号（ｓｙｍ）を、転がり軸受（２０）の回転方向に相当する値として出力し（Ｓ２０８）、ｋを１だけ増大し、段階ｂ）により方法を続行し、段階ｄ）において今まで計算された（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最大値の出現の時点（ｍａｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）から最大補助変数（ｍａｎ＿ｔ＿ｒｅｆ）を減算し（Ｓ２２４）、結果を２で除算し、これに最大補助変数を加算し、これから今まで段階ｄ）において計算された計算値ｘ（ｋ＋１）の最小値の出現の時点（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）を減算し、続いて結果の符号（ｓｙｍ）を決定し、続いて今まで段階ｄ）において計算された（ｋ＋１）の最大値の出現の時点（ｍａｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）を新しい最大補助変数（ｍａｎ＿ｔ＿ｒｅｆ）として引継ぎ、この符号（ｓｙｍ）を転がり軸受（２０）の回転方向に相当する値として出力し、ｋを１だけ増大し、段階ｂ）から方法を続行する
ことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
正の符号について、段階ｄ）の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が今まで求められた最大値（ｍａｎ＿ｗｅｒｔ）より大きいか否かの検査（Ｓ３０４）を実行し、そうである場合、この（ｋ＋１）番日の計算値ｘ（ｋ＋１）の出現の時点（ｍａｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）を記憶し（Ｓ３０６）、
負の符号について、段階ｄ）の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が今まで求められた最小値（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ）より小さいか否かの検査（Ｓ３１４）を実行し、そうである場合、この（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の最小値の出現の時点（ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔ）を記憶する（Ｓ３１６）
ことを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
作動パラメータとして回転する転がり軸受（２０）に作用する固体伝導音事象を求め、次の段階を含む
ｏ）信号（４０）の瞬時値をサンプリング開始値ｘ＊（０）として求めるため、時点ｋ＝０に信号（４０）をサンプリングし、
ｐ）濾波サンプル値ｖ（ｋ＝０）を得るため、段階ｏ）において得られるサンプリング開始値ｘ＊（０）を高域フィルタにおいて濾波し（Ｓ７０２）、
ｑ）濾波サンプル値ｖ（ｋ＝０）の２次の通常の統計的積率Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ＝０）を、積率開始値として規定し、続いて順序変数を１だけ増大し、
ｂ）信号（４０）の瞬時値を（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）として求めるため、時点（ｋ＋１）に信号（４０）をサンプリングし、
ｒ）濾波サンプル値ｖ（ｋ＋１）を得るため、段階ｂ）において得られたサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）を高域フィルタにおいて濾波し、
ｓ）濾波サンプル値ｖ（ｋ＋１）に対する２次の通常の統計的積率ｕ（ｋ）＝Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ＋１）を、濾波サンプル値ｖ（ｋ）に対する２次の通常の統計的積率Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ）と、濾波サンプル値ｖ（ｋ＋１）の２乗からこの２次の通常の統計的積率Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ）を減算した結果に適合量ｃ１を乗算した値との和として、計算し（Ｓ７０４）、
ｔ）適当な定性的誤り信号を出力する（Ｓ７２０）か、又は適当な定量的誤り値（ｏｕｔｐｕｔ；ｏｕｔｐｕｔ＿ｍａｘ）を出力し（Ｓ７１０；Ｓ７１６）、なるべくｋを１だけ増大し、段階ｂ）から方法を続行し、
その際ｃ１に対して０＜ｃ１＜１が成立するようにする
ことを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項１４】
段階ｓ）とｔ）の間で次の段階を実行する
ｕ）ｕ（ｋ＋１）に対する２次の通常の統計的積率Ｅ｛Ｕ２｝（ｋ＋１）を、ｕ（ｋ）の２次の期待値Ｅ｛Ｕ２｝（ｋ）と、２次の通常の統計的積率ｕ２（ｋ＋１）から２次の通常の統計的積率Ｅ｛Ｕ２｝（ｋ）を減算した結果に適合量ｃ２を乗算した値との和として、計算し（Ｓ７０６）、
ｖ）ｕ（ｋ＋１）の期待値Ｅ｛Ｕ｝（ｋ＋１）を、ｕ（ｋ）の期待値Ｅ｛Ｕ｝（ｋ）と、２次の通常の統計的積率ｕ（ｋ＋１）から期待値Ｅ｛Ｕ｝（ｋ）を減算した結果に適合量ｃ３を乗算した値との和として、計算し（Ｓ７０７）、
ｗ）段階ｕ）の結果から段階ｖ）の結果の２乗を減算した結果の値として、分散σ２（ｋ＋１）を計算し（Ｓ７０８）、
その際ｃ２及びｃ３に対して０＜ｃ２＜１及び０＜ｃ３＜１が成立するようにする
ことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
段階ｓ）を飛び越え、第２の通常の統計的積率ｕ（ｋ）の代わりに濾波サンプル値ｖ（ｋ）を使用することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
段階ｔ）の定量的誤り値（ｏｕｔｐｕｔ）の最大値を、最大誤り値（ｏｕｔｐｕｔ＿ｍａｘ）として記憶する（Ｓ７１４）ことを特徴とする、請求項１３〜１５の１つに記載の方法。
【請求項１７】
計算費用を最小にするため、適合量ｃ０，ｃ１，ｃ２又はｃ３の１つ又は複数を定数として選ぶか、又は計算精度、計算速度及び／又は計算安定性を最大にするため、動的変数として選ぶことを特徴とする、請求項２〜１６の１つに記載の方法。
【請求項１８】
複数の作動パラメータを決定する際、それぞれ同じ文字を付けられるような段階を反復して実行する必要がないようにすることを特徴とする、請求項４〜７の１つに記載の方法。
【請求項１９】
転がり軸受（２０）が、この転がり軸受に取付けられるセンサ装置（２６；２７；２９）を含み、このセンサ装置が、転がり軸受（２０）の回転の際、その回転位置に関係する波状信号（４０）を供給するものにおいて、請求項１〜１８による方法の少なくとも１つに記載の段階を実行する手段を含んでいることを特徴とする、転がり軸受（２０）の回転数を求めるためのコンピュータプログラム製品。
【請求項２０】
ｚ個の転動体（２４）を持つ転がり軸受であって、ｚが整数なるべく偶数であり、転がり軸受（２０）の作動パラメータを求める装置が、
少なくとも１つ場合によってはｚより多くなるべくｚ／２まで転がり軸受（２０）の周方向に分布して設けられかつ転がり軸受（２０）に取付けられるセンサ装置（２６；２７；２９）を含み、各センサ装置（２６；２７；２９）が、転がり軸受（２０）の回転の際その回転位置に関係する波状信号（４０）を供給し、かつ
少なくとも１つ場合によってはｚより多くなるべくｚ／２までの評価装置（５０）を含み、各評価装置（５０）がそれぞれ１つのセンサ装置（２６；２７；２９）に接続され、
各評価装置（５０）が、請求項１〜１８に記載の方法の少なくとも１つに記載の段階を実行するための評価ユニット（５１〜５５）を含んでいる
ことを特徴とする、転がり軸受。
【請求項２１】
各センサ装置（２６；２７；２９）が、
ホイートストンブリッジとなるように接続される４つのひずみ計（３１〜３４；３１，３２’，３３，３４’；３６〜３９）から形成され、これらのひずみ形が転がり軸受（２０）の周方向に順次に設けられ、各センサ装置（２６；２７；２９）の第１のひずみ計（３１；３６）及び第３のひずみ計（３３；３８）と、各センサ装置（２６；２７；２９）の第２のひずみ計（３２；３２’；３７）及び第４のひずみ計（３４，３４’；３９）とが、周方向に、２つの隣接する転動体（２４）の間隔のｎ倍の相互間隔を持つか、又は
それぞれ１つのホイートストンブリッジとなるように接続される２つのひずみ計から成形され、
転動体（２４）がひずみ計（３１〜３４；３１，３２’，３３，３４’；３６〜３９）上を転がることによって、信号（４０）の発生が行われ、ｎが１より大きいか又はこれに等しい整数である
ことを特徴とする、請求項２０に記載の転がり軸受。
【請求項２２】
ひずみ計（３１〜３４；３１，３２’，３３，３４’；３６〜３９）と、少なくとも１つなるべくｚ／２までの評価装置（５０）が、転がり軸受（２０）の外レース（２２）の取り囲む外側溝（２３）に設けられていることを特徴とする、請求項２１に記載の転がり軸受。
【請求項２３】
各評価ユニット（５１〜５５）及びなるべく各評価装置（５０）が電気回路なるべくＡＳＩＣとして構成されていることを特徴とする、請求項２０〜２２の１つに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、転がり軸受における作動パラメータを求めるための請求項１又は１９に記載の方法及びコンピュータプログラム製品（単にコンピュータプログラム又はソフトウエアともいう）と、前記の方法により評価可能な請求項２０に記載の転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】  転がり軸受は工業分野におけるあらゆる機械において使用されている。このような機械の寿命及び作動確実性のために、例えば回転数、回転方向、軸線方向及び半径方向に軸受へ作用する力、及び一般に固体伝導音事象と称される軸受の障害を検出し、それから軸受及び／又は機械の多分危険な状態の指摘を誘導する必要性がますます増大している。【０００３】  まず回転数及び力を求めるために必要な方法技術的自動機構を見出す若干の可能性が、原理的に提供されている。例えば曲線の微分についての局部的な極値、及び一次導関数の零値が求められる。それから極値の現れる時点が読取られ、それから最初の曲線の関数値が対応する時点に再び明らかになる。しかしセンサ信号に外乱が重畳されているので、微分についての試みが利用可能な結果を生じないことを考慮せねばならない。更にこの方法によれば、信号経過の値を一時記憶せねばならない。このような問題は、曲線の局部的最大値及び最小値を、信号周波数に合わせた幅を持つ間隔の時間的移動にわたって検出することによっても、しばしば解決される。しかしこの方法は、周波数が不変であるか、又は間隔幅を適当に再調節できるように徐々にのみ変化する時にのみ、実行可能である。軸受において使用する場合、回転数変化は速すぎるので、このような試みは初めから排除せねばならない。【０００４】  信号周波数及びそれから推論される回転数を求めるためのスペクトル評価方法も、使用には適していない。なぜならば、フーリエ変換又は高速フーリエ変換及びそれに含まれる一時的平均化により、周波数の変動がもはや検出されないので、実時間特性が失われるからである。更にこの場合必要なスペクトル精細度を得るため、曲線のかなりの数の関数値を一時記憶せねばならない。【０００５】  従ってこれらの作動パラメータを計算するために利用可能な方法は、大きいデータ量、これらのデータ量のために必要なメモリ容量及び必要な計算機能力のため、外部計算機従って現場で転がり軸受自体にあるチップでは実施できない、という難点がある。更に検出された転がり軸受データを外部の計算機へ伝送するために必要な多数のデータ導線を小さい転がり軸受に収容せねばならない、という問題がある。【０００６】  データ導線の問題は、センサ装置及び評価電子装置を付属するマイクロコンピュータと共に複数のセンサの形で転がり軸受の近くしかも転がり軸受に統合することにより、即ちいわゆるＩＱ軸受により、解決される。その点で開発への要求が特に高い。なぜならば、軸受の幾何学的外部形状を変えることなくセンサ装置及び評価電子装置のこの場所的な統合を行わねばならないからである。それにより温度、潤滑材及び冷却材の高まる周囲の影響及び必要なハードウエア部品の必要な小さい寸法のため、超小形電子部品に対する要求も当然高まる。特にマイクロプロセッサの小さい寸法により、必要な方法による機械的な統合は特別な挑戦である。なぜならば、センサから供給されるデータの評価のための計算能力がそれにより限定されるため、限られた手段しか利用できないにもかかわらず、軸受の作動パラメータの確実な検出が要求されるからである。【０００７】  前記の考察から帰着することは、計画された使用においてメモリを大幅になくし、それに応じて方法の開発も幾何学的条件に合わせねばならず、しかもできるだけ簡単な演算に関してだけでなく、サンプル値の一時記憶に必要な論理素子の数に関しても、前記の条件に合わせねばならないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  本発明の基礎になっている課題は、転がり軸受の作動パラメータを求めるためのできるだけ効率的で確実な方法を提供し、転がり軸受の近くなるべく転がり軸受にある電子回路においてこの方法を実施でき、この方法をコンピュータプログラムとしても実現可能にすることである。更に作動パラメータを効率的にかつ確実に求める評価装置に接続可能であるか又は接続されている転がり軸受を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  この課題は、請求項１に記載の方法、請求項１９に記載のコンピュータプログラム、及び請求項２０に記載の転がり軸受により解決される。本発明の有利な展開は従属請求項の対象である。【００１０】  請求項１に記載の本発明による方法及び請求項１９に記載の本発明によるコンピュータプログラムは、最小の空間で電子回路又は転がり軸受自体にあるチップに統合され、転がり軸受における動的変化に「知的」に反応し、作動パラメータを高い精度で求めることができる。【００１１】  請求項２０に記載の本発明による転がり軸受は評価装置を含み、この評価装置により、請求項１〜１８に記載の方法が、又はその代わりに記憶媒体（例えばＲＡＭ，ＲＯＭ，ＣＤ，ＤＶＤ，フロッピーディスク，固定板、フラッシュメモリ等）に記憶可能でありかつ／又は回路網を介して読出し可能な請求項１９に記載のコンピュータプログラムが、実行可能である。その際なるべくチップにＡＳＩＣとして形成される評価装置の大きさは、軸受の外レースの溝内に置かれるため、限られた計算容量しか持っていないことが考慮されている。チップの幅は、先験的に外レースの幅によって決定される。更にチップは外レースの周方向に長すぎない。なぜならば、そうしないと、外レースの湾曲のため、溝内にあるチップが過度に強く曲げられ、それにより欠陥を生じるおそれがあるからである。限られたチップ面積により、モジュールにより実現可能な数学的又は信号理論的可能性も甚だしく限定されているが、本発明による方法を実施するには完全に充分である。特に多量の信号値を一時記憶に割当てられる評価方法は使用されない。【００１２】  本発明のそれ以外の利点及び特徴は、概略的であるが寸法は正確でない図面により、本発明の好ましいけれどもこれに限定されない実施形態の以下の説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  まず本発明による転がり軸受及び作動パラメータを求める方法の理論的原則が説明され、続いてこれらの作動パラメータを求めるための本発明によるこの方法が、流れ図を使用して詳細に説明される。【００１４】  図１及び２は、本発明による転がり軸受２０いわゆる知的軸受の主要構成部分を示している。図は象徴的であり、説明には役立つが、限定するものとみなすべきではない。【００１５】  知的軸受は、使用者に、転がり軸受２０（以下単に「軸受」とも称される）に作用する力、軸受の回転数及び回転方向についての情報を与えるものとする。更に軸受欠陥及び転がり軸受２０に伝達されて固体伝導音として認められる衝撃の検出可能性が与えられるものとする。このような転がり軸受２０は内レース２１及び外レース２２を含み、外レースの外側に取囲む縦溝２３が設けられている。内レース２１と外レース２２との間には転動体２４が設けられているので、内レース２１は外レース２２に対して回転可能である。データの記録のためにセンサ装置２６（以下単に「センサ」２６とも称される）が用いられ、これらのセンサ装置は、好ましい実施例ではホィートストンブリッジにまとめられるそれぞれ４つのひずみ計３１〜３４であり、外レース２２の外側にある縦溝２３に収容され、その抵抗はその上を転がる転動体２４により変化される。更に溝２３内に設けられる印刷配線板２８が示されており、各センサ２６の個々のひずみ計３１〜３４の導体接続及びセンサ２６と後述する評価装置５０との導体接続を行う。転動体２４の運動方向は、図２に矢印Ａで示されている。【００１６】  溝２３従って印刷配線板２８は、後述するように、等間隔で設けられるセンサ２６（ひずみ計３１〜３４）及び各センサ用の適当な評価装置５０を持つ外レース２２の全周にある。それにより生じるセンサ信号４０は、評価装置５０なるべくスイッチング回路の形の電気回路いわゆるＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）によって適当に評価される。作動パラメータを求めるためＡＳＩＣにおいて経過する本発明の方法は、限られた構造空間従って限られたチップ大きさにもかかわらずデータの一貫したオンライン評価が可能であるように、設定されねばならない。従ってセンサ及び知的評価ハードウエアの完全な単一体はいわゆる「スマートセンサ」であり、潜在的な顧客に遠くまで達する軸受２０及びその作動パラメータについての情報を実時間で供給するのを可能にする。【００１７】  本発明による方法の構成のため、外レース２２におけるセンサ２６の幾何学的配置を考慮せねばならない。なぜならば、それによりセンサ２６から供給される信号４０の経過が決定され、従ってセンサ信号４０の信号理論的処理の方法も限定されるからである。ホィートストンブリッジにまとめられるセンサ２６の４つのひずみ計３１〜３４は、その相互間隔が半分の転動体間隔に相当するように、配置されている（図２参照）。それにより１つのブリッジの２つのひずみ計３１及び３３又は３２及び３４が常に同時に転動体２４の上を転がるようにすることができる。溝２３内でそれに続くホィートストンブリッジの最初のひずみ計３１も同様に、先行するブリッジの最後のひずみ計３４に対して再び半分の転動体間隔をと��ている。この配置により、ｚ個の転動体に対してｚ／２個のセンサ２６が軸受に生じる。それにより力の影響をすべての半径方向から測定することができる。その代わりに、ｚ／２個より多いか又は少ないセンサ例えばｚ／２−１，ｚ／２＋１，ｚ＋１又は２ｚ個のセンサが存在していてもよい。一般的に表現すれば、ひずみ計（以下単にＤＭＳとも称される）はなるべくブリッジとなるように配線されて、第１のＤＭＳと第３のＤＭＳとの間隔及び第２のＤＭＳと第４のＤＭＳとの間隔が転動体間隔の整数倍となるようにされる。更に２つのＤＭＳ（例えば第１及び第２のＤＭＳ）のみを、第３又は第４のＤＭＳの代わりにひずみに感応しないそれぞれ１つの抵抗と共に、それぞれホィートストン半ブリッジとなるようにまとめることも可能である。前述したＤＭＳの代わりに、例えば圧電又は磁気センサのような別のセンサも使用することができる．この場合センサと転動体との異なる関係が生じる。【００１８】  図２は、１つのセンサに対して、外レース２２の溝２３内におけるひずみ計と転動体２４の幾何学的分布を示している。ＤＭＳ３１及びＤＭＳ３３上を転がる際、一定の供給電圧ＵＢにおいて、転動体の押付けにより生じるひずみ計の増大する変形と共に、ブリッジ出力電圧ＵＡ（ｔ）が上昇する。ブリッジ回路において交点にわたって接続されるひずみ計は、同時に転動体上を通されるか又は変形され、それにより出力電圧の上昇は一層強められる。続いてひずみ計ＤＭＳ３１及びＤＭＳ３３が次第に荷重を除かれ、遂にその最初の抵抗値に再び達し、ブリッジがほぼ平衡する。続いてひずみ計ＤＭＳ３２及びＤＭＳ３４の上を転動体が転がる際、ブリッジ回路を逆の符号を持つように設定するため、出力電圧の同じ経過が起こるので、最終的に図３のほぼ正弦状の経過が生じる。ほぼ三角形の形状を持つ４つのひずみ計３６，３７，３８，３９をもつセンサ２９の別の構成が破線で示され、それにより軸受２０に作用する軸線方向力の検出が可能になる。軸線方向力の測定のためひずみ計を構成する別の可能性も当然存在する。【００１９】  軸受２０又は対応するセンサ２６に作用する力が大きいほど、転動体２４からひずみ計に及ぼされる面圧も大きい。これによりブリッジ回路の抵抗値が変化し、従ってブリッジ出力電圧の振幅もそれに応じて大きくなる。従って軸受に及ぼされる力とブリッジ回路の出力電圧ＵＡ（ｔ）との間に所定の関係が存在して、伸び又は伸びにより生じる力の評価に利用可能である。図３によれば、平均して約０．０３Ｖの信号偏移が生じる。【００２０】  更に信号周波数ｆは、固定した外レース２２において転動体２４がひずみ計の上を転がる頻度に相当し、この頻度は、軸の回転数に対して次の数学的関係にある。
2008501959.tif 000003
ここで変数ｚは転動体２４の数を示し、Ｄｗは転動体の直径、Ｄｐｗはピッチ円直径、αは円筒ころ軸受において零にセットされている圧力角である。ｎで軸の回転数Ｕ／Ｍｉｎが示され、Ｈｚで周波数を得るため単位Ｕ／Ｈｚに換算される。【００２１】  図３からわかるように、精確には同じでない抵抗値を持つブリッジの薄膜構造を転がり軸受鋼上に設ける際工程により生じてセンサ毎に異なるオフセット又はずれを、センサ信号４０が持っている。抵抗値の非対称分布の結果、ブリッジ出力端に直流成分が生じる。別のオフセットが、転がり軸受の作動中に、周囲条件の変化例えば温度変化によって生じる。【００２２】  原理的に応用において、転がり軸受における表面欠陥又は汚物粒子上を転がることにより生じる固体伝導音事象が、ほぼ正弦状の基本振動に対して高い周波数の信号成分により、センサ信号中に現れる。図４はこのような転がり軸受欠陥の例を示している。【００２３】  図５は、転がり軸受２０の作動パラメータを求めるための本発明による評価装置５０のブロック線図を示し、この評価装置は、軸受２０の外レース２２の溝２３内に設けることができるなるべくＡＳＩＣの形に構成されている。それに応じてＡ／Ｄ変換器５６におけるセンサ信号４０のディジタル化後、続いて低域フィルタ５７なるべくＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタによる高周波外乱成分の濾波後、２つの並列に設けられるモジュールにおけるセンサ信号の引続く処理が行われる。ＦＩＲフィルタ５７は、１２ｋＨｚの限界周波数においてなるべく１６次である。フィルタ５７例えばもっと高次であってもよいが、その場合ＡＳＩＣ５０上に多くの場所を必要とする。各モジュールの始めに、分枝における評価のため重要な情報を含む周波数範囲の重み付けが行われる。上のモジュールにおいて、なるべくｆｇ＝３ｋＨｚの限界周波数を持つ同様に１６次の別のＦＩＲフィルタ５８において、低域濾波が行われる。なぜならば、計画された使用のために予想される信号周波数は、最大でフィルタ５８の限界周波数まで達する可能性があるからである。濾波限界を設定する際、フィルタモジュールによる振幅に合った伝送に対するより大きい値が、もっと高い周波数の信号成分の抑制に対して設定された。振幅減衰により場合によっては生じる誤りは、計算された信号偏移を高めることにより、後で再び補償される。それから軸受の求められる作動パラメータの決定が、回転数、（信号４０の偏移に応じて）半径方向力、軸線方向力及び回転方向の形で行われ、これが対応する機能ブロック５１〜５４により概略的に示されている。下のモジュールにおいて、高域フィルタ５９なるべく１６次のＩＩＲ（無限インパルス応答）高域フィルタにより、なるべく回転数に関連する周波数が抑制され、機能ブロック５５において、固体伝導音の一般に高周波成分が重み付けされ、続いて再処理により適当に評価される。図１６ａ〜１６ｂの流れ図からわかるように、個々の作動パラメータの検出は、必ずしも図２の概略図によって個々の機能ブロック（部分方法又は「評価ユニット」とも称される）５１〜５５において別々に行われるのではなくて、個々の部分方法又は評価ユニット（機能ブロック５１〜５５）がかみ合わされて実���間で結果を生じる単一方法で行われるのがよい。【００２４】  ＦＩＲ  フィルタのフィルタ限界は、任意の構造形式の軸受が同じＡＳＩＣで評価可能であるように選ばれるのがよい。従ってフィルタ限界は、信号評価の上の分枝において達成可能な信号対雑音比ＳＮＲと多くの軸受形式及び構造形式への知的軸受の費用分配との間の妥協である。ＡＳＩＣの下の分枝においてこの実施例では、６次のプログラミング可能なＩＩＲフィルタを実行する必要がある。しかしそれにより１つの軸受形式に対しても、変化する回転数において、大きい周波数段階でフィルタを調整し、こうして固体伝導音事象のできるだけ最適な評価を行うことが可能である。「回転方向」、「偏移」、「回転数」、「軸線方向力」及び「固体伝導音」のブロックにおいて求められるセンサ信号の特徴は、外レース２２の溝２３内にあるがここには示してないＳＰＩ（逐次周辺インタフェース）バスを介して、軸受の外部にあるが同様に図示してないＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）へ伝送される。ＤＳＰは、軸受においてデータ交換を編成し、軸受にあるＡＳＩＣをプログラミングし、又はデータを軸受に問合せるのを担当している。更にＤＳＰにより、個々のセンサ２６に作用する力のために、それぞれの信号偏移及び測定個所の幾何学的分布から生じる合力が計算可能である。しかし大体においてこのＤＳＰは、知的軸受と、ＤＳＰにより供給される標準化されたインタフェースで軸受からデータを取出しかつ規定に従ってシステムへ作用するか又は装置の監視を行う顧客使用との間のインタフェースを形成する。【００２５】  さてセンサ信号４０の評価従ってパラメータとしての回転数、回転方向、軸線方向力及び偏移を求めるためのできるだけ効率的な方法を見出す必要がある。簡単な計算技術手段による評価の可能性は、図６に示すようにセンサ信号が仮想補助線と交差する時に生じる。【００２６】  評価のために必要で補助線に関係しているセンサ信号４０の曲線のパラメータが、図６にすべて記入されている。例えば補助線と曲線の順次に続く上昇辺との交点を示す２つの時点ｔａｕｆ１及びｔａｕｆ２から、センサ信号の周期がわかり、従って式（１）により軸回転数がわかる。従って回転数がオンラインで最短時間内に求められる。回転数の計算のために、センサ信号４０の下降辺と補助線４２との交点ｔａｂ１及びｔａｂ２も当然利用可能である。与えられたセンサ配置により、半波において回転数を求めることも可能であり、これは特に低い回転数において有意義と思われる。上昇辺交点及び下降辺交点の評価の組合わせでは、軸回転数の値へのアクセス時間が更に半分にされる。なぜならば、各半周期の間に新しい値が利用可能なので、低い回転数においても、情報が速やかに利用可能だからである。補助線４２とセンサ信号４０との交点がわかると、ちょうど評価が上昇辺で行われるか又は下降辺で行われるかが、非常に簡単に確認される。評価がちょうど曲線の上昇辺に対して行われると、本発明による方法は、下降辺と補助線４２との交点に達するまで、時間にわたって存在するセンサ信号４０のサンプル値にある最大値を探求する。それに続いて、存在するサンプル値にある最小値が、上昇辺のための次の交点が��出されるまで、探求される。こうして各信号周期に対して最大値ｙｍａｘ及び最小値ｙｍｉｎが得られて、互いに減算されて信号偏移従ってこのセンサ２６のために記録される半径方向力に対する補完を示す。ここでも連続して交互に差ｙｍａｘ１−ｙｍｉｎ１及びｙｍａｘ２−ｙｍｉｎ１を形成することにより、偏移値従って半径方向力へのアクセス時間が半分にされる。【００２７】  測定ブリッジ内におけるＤＭＳは位置の図７に示す僅かな変更により、補助線で回転方向の判定基準も信号経過に入れられる。そのためセンサ２７において、ＤＭＳ対（図ではＤＭＳ２  ３２’及びＤＭＳ４  ３４’）が、明らかにするため破線で示すひずみ計３２及び３４に対して、図２からわかる配置に従って、今や回転方向Ａに移動されて、一層早い時点に転動体がその上を転がるようにしている。それによりセンサ信号４０の経過において、回転方向の検出に利用できる非対称が生じる。原理をわかり易くするため、図における状態は、実際の非対称に比較して誇張されている。ひずみ計３２’汲び３４’の移動のため、信号４０の極値が時間方向に互いに移動しているので、例えば最大値が、回転方向に応じて、ｔａｕｆ１とｔａｂ１の時間的中心（図８の横座標上に０で示す）の左又は右にあり、図８による配置におけるｔａｕｆ１及びｔａｂ１は、図２による配置に対して変っていない。従って回転方向は例えば次式からわかる。
2008501959.tif 000004
【００２８】  容易にわかるように、センサ信号４０の評価はこうして非常に簡単に行われる。しかしこの場合も、補助線４２を適当に構成することが困難である。原理的には、オフセットを持つ信号４０の平均値が補助線４２として与えられる。しかしこれは、平均値の従来の計算により、少なくとも１つの周期の間値を一時記憶するための適当な記憶場所を必要とする。例えば１００ｒ．ｐ．ｍ．の遅い回転数から出発すると、約１１Ｈｚの信号周波数が生じる。従って７８ｋＨｚのシステムの使用されるサンプリング周波数では、１周期の間にそれぞれ１４ビットの語幅を持つ約７０００の値を一時記憶せねばならず、これは０．３５μｍの構造大きさに基く集積密度により、約９０ｍｍ２のチップ面積に相当する。従って幾何学的規定のため、平均値の従来の形成では、このような方法は実用不可能である。更にオンライン評価も不可能である。【００２９】  しかし信号４０の探求される平均値が、信号４０と交差する補助線４２として帰納的／適合的に評価されることによって、解決策が見出される。平均値のこの帰納的／適合的評価が本発明の好ましい実施形態である。即ち信号４０と交差しかつ大体において信号の包絡線に対して平行であるか又はこの信号にほぼ追従する補助線が選ばれると、一般に充分である。【００３０】  伸びに感応するセンサ２６から供給される曲線経過の平均値を評価するという上記の課題設定のために、次のスカラー式（３）が生じる。
2008501959.tif 000005
ここで時点ｋ及びＫ（ｋ）におけるセンサ信号ｙ（ｋ）の線形期待値の推計学的変数Ｅ｛Ｙ｝（ｋ）は帰還ゲインであるか、又は換言すれば適合定数である。それにより軸受２０の作動パラメータの評価に対する著しい障害が乗越えられ、回転数、回転方向、半径方向力及び軸線方向力を求めるための上述した簡単な方法が実行可能である。こうして計算される平均値は信号に適応した特徴を持ち、温度の影響のため場合によっては長時間にわたってゆっくり変化するオフセットに追従する。従って信号４０がその平均値に関して不安定な特徴を持っていても、センサ信号４０の常に事実に合った評価が保証される。【００３１】  帰還ゲインＫ（ｋ）を雑音処理に関係して動的に計算することは、実際の使用にとって全く有利である。評価の速さ及び整合性に関して適合評価の設計は、例えば推計学的基準に従って行うことができる。結果は、時間経過において変化する帰還ゲインＫ（ｋ）である。適応の初めに値Ｋ（ｋ）が非常に大きく、それにより探索される値への急速な移行が行われる。引続く時間的経過において、ゲインが指数関数的に減少する。それにより評価への外乱の影響が著しく減少される。しかしそれにより更に生じる機能性は、できるだけ最大の効率では、指数関数的経過の計算の際必要な費用に関係しない。この理由から、本発明による方法における雑音の影響は、それ以上考慮されない。むしろ静的ゲインＫ（後でｃ０とも称される）が、実際にもっと有用である。なぜならば、それにより全体として、平均値の評価のための計算費用が非常に少ないからである。全体としてそのために、式（３）により、静的係数Ｋ又はｃのため及び平均値Ｅ｛Ｙ｝（ｋ）のために、それぞれ１つのレジスタを必要とする。平均値のための評価値を求めるための計算費用は、僅かな基本演算に依拠している。【００３２】  図９は、図３に示すセンサ信号４０の平均値４３を前述の方法により評価する経過を示している。【００３３】  作動パラメータの計算のために、現在のセンサ信号値の各サンプリングサイクルに得られる平均値が減算される。【００３４】  図示のためＫ＝０．０００１の帰還ゲインが選ばれた。平均値４３を免れたセンサ信号４５の過度特性を図１０が示している。約０．５秒後に平均値が得られるので、遅くともこの時点からパラメータを問合わせることができる。しかしｔ＝０．００５秒からセンサ信号４５は、補助線４２である零線と交差する。この時点から既に、本発明による方法は、結果値自体にまだ僅か誤りを持っていても、これらの結果値を供給する。なぜならば、交点は同じ回転数において互いに変化するからである。【００３５】  次の段階で、固体伝導音事象の評価に適した方法従って固体伝導音の検出の理論的基礎が説明される。【００３６】  図５の固体伝導音分枝にある６次のＩＩＲフィルタ５９の周波数応答が、ＳＰＩバスを介して係数のダウンロードにより、その周波数特性をプログラミングされる。転がり軸受欠陥の検出のために、ＩＩＲフィルタに高域フィルタ特性が課されて、高周波の固体伝導音信号を図３によるほぼ正弦状の基本信号から分離する。【００３７】  図１１は、フィルタ５９の使用に関する典型的な周波数応答を示している。通過帯域の限界���波数は１ｋＨｚの所にある。阻止帯域で６０ｄＢ減衰が行われ、通過帯域において０．０００２ｄＢの減衰は無視できる。高域フィルタ５９により、第１段階で、図４の円で囲んだ部分に示されるか又は図１２に２回円で囲まれて見られるように、固体伝導音事象が抽出可能である。【００３８】  濾波の結果が図１３に示されている。原理的にフィルタは、通過帯域及び阻止帯域におけるよい特性のため、固体伝導音事象を実時間で低い周波数から精確に分離することによって、非常に良好な結果を与えるので、濾波された信号４４に、センサ信号４０の基本振動からもはや何も認められない。それから出発して、閾値が時間軸に対して平行に引かれるように、固体伝導音事象についての自動化された証明を行うことができるであろう。ＩＩＲフィルタ５９の出力信号４４が閾値を超過すると、固体伝導音が存在する。しかし固体伝導音事象と固体伝導音が生じる時間部分との間でフィルタ５９の出力端における分離性は非常に高くはない。閾値が充分低い所にあると、フィルタ信号４４に重畳される雑音量のため、この閾値が常に超過されることが、原理的に起こり得る。他方これらの誤り警報を避けるため、閾値が高すぎではならない。なぜならば、そうしないと、雑音量が閾値に達しないのみならず、僅かな強さで現れる固体伝導音事象も、もはや検出できないからである。そのため、特に計算容量が不足するため、自動機構を使用できない時に、最適な閾値関数を探求することは非常に困難である。【００３９】  改善の可能性は、固体伝導音信号とフィルタ出力端の基本騒音との比従って信号対雑音比を、この分枝において高めることである。そのためフィルタ５９の出力端における２次の通常の統計的積率の計算を使用することができる。
2008501959.tif 000006
ＩＲフィルタ５９の出力値の２乗重み付けのため、固体伝導音事象は騒音処理から著しく強く際立たせられ、検査により実際データに示されたように、一層確実な検出のため閾値が著しく簡単に設けられる。しかしここでも、記憶場所に対して高度の要求を持つ方法を使用できないという制限があるので、通常の２次の統計的積率を、式（４）の従来の形でＮ値を求めることができない。しかし回転数を求める前述の方法に従って、ここでも計算のための別の方法が見出される。線形期待値を評価する式（４）と同様に、普通の２次の統計的積率のため信号に適合する帰納的な式が得られる。
2008501959.tif 000007
帰納的な式の結果を適当に組合わせ、結果として生じる信号を評価することによって、固体伝導音の検出精度が更に改善される。例えば分散計算の信号に適合する帰納的バージョンが得られる。
2008501959.tif 000008
【００４０】  さて本発明による方法によって求めることができる作動パラメータと計算された評価値との関連について簡単に説明する。作動パラメータとしての「回転数」、「回転方向」、「半径方向力」及び「軸線方向力」を求める際、平均値評価の結果はもはや直ちには現われないが、このことは品質に対する重要性を減少することはない。むしろこれは、データの「敏速」即ち効率的な評価のため及び作動パラメータを求めるための基礎を形成する。【００４１】  回転方向を求める際、例えばセンサ信号の正の半波の中央軸からの最大値の偏差に対して、約−０．１３ｍｓの平均値が生じ、これは、使用されるｆａ＝７８ｋＨｚのサンプリング周波数において、約１０のサンプル値に相当する。全記録中における符号は常に０より小さいので、それから一義的に回転方向が関係づけられる。従って異なる回転方向は、偏差の正の符号を生じるであろう。【００４２】  前記の作動パラメータにおいて線形期待値の帰納的計算とは異なり、固体伝導音事象を求める際、２次の統計的積率を求めると、直ちに結果値になる。本発明による方法の作用を示すため、ＩＩＲフィルタ５９の図１４に示す出力信号４６から出発し、出力信号４６の前の範囲のみが固体伝導音信号を含んでいる。後の範囲は、直接比較を行うことができるように、固体伝導音信号なしの転がり軸受から作成されている。【００４３】  この信号４６に、式（５）による２次の通常の統計的積率の帰納的な適合評価を適用すると、結果として生じる信号４８において、図１５に示すように、最初の部分の著しい強調が生じる。従って固体伝導音事象の出現は、図１４による信号４６において出現した場合より著しくよく閾値にわたって検出される。【００４４】  式（５）による２次の通常の積率の前記の帰納的な適合評価が信号４８に適用され、続いて式（３）を同じように使用しながら式（６）によるその分散が計算されると、得られる信号４８の評価可能性が更に高まる。【００４５】  これに反し分散が既に信号４６において計算されると、これも信号４８の評価可能性を改善するが、信号４８の分散を計算する場合のような程度には改善しない。しかしそれにより若干の計算が節約され、それにより速い処理が行われる。【００４６】  図５の固体伝導音分枝における著しい信号対雑音比に加えて、結果が閾値を超過すると、時間情報が評価され、これから生じる周期に基いて、誤りの源の指定が行われる。帰還ゲインは、この例ではＫ１＝０．８に設定された。【００４７】  本発明による方法の精度は２つの方向に重要である。即ち振幅範囲における精細度および時間範囲における精細度である。知的軸受から求められる信号偏移及び固体伝導音の値の精度は、アナログ−ディジタル変換器の量子化及びレベル制御に関係している。回転数精度は、回転方向と同様に、システムのサンプリングラスタにより決定される時間精細度によって規定され、後者の程度は軸受の定性的（定量的でない）特徴である。【００４８】  テストのために実現されるＡＳＩＣの仕様書によれば最小３．０Ｖ及び最大３．６Ｖであってもよい供給電圧に関係して、また１Ｖの供給電圧当たり−３ｍＶ〜＋３ｍＶのアナログ−ディジタル変換器のいわゆる動的信号振幅に関係して、３．３Ｖの仮定した平均供給電圧において、変換すべきセンサ信号に対して−９．９ｍＶ〜＋９．９ｍＶの電圧範囲が得られる。これは１９．８ｍＶの最大信号偏移に相当する。実行されるアナログ−ディジタル変換器の語長は、外乱のない場合１４ビットなので、１つの数字に１．２μＶの電圧値が写像されている。ここで考察されている円筒ころ軸受の最大荷重を５０ｋＮと仮定する。それによりアナログ−ディジタル変換器の最大レベル制御を持つ完全な値範囲にわたって分布して、数字毎に約３Ｎの理論的精度が生じる。従って本発明による方法に対する要求は一層よく満たされる。なぜならば、周囲構造、軸受及びセンサの伝達系により、著しく粗い量子化が行われるからである。測定は２００Ｎの範囲にある精細度を生じる。時間方向における量子化は、テストのために使用される伝達系においてちょうど７８．１２５ｋＨｚの所にあるこの系のサンプリング周波数によって規定される。そのため理論的に最大に生じる回転数（及び回転方向）の誤りが、サンプリング周波数の逆数から誘導される。即ちＴａ＝１／ｆａ＝１２．８μｓｏ問題となっているすべての軸受のひずみ計上を転がる転動体の最大に起こり得る３ｋＨｚの転がり周波数では、３．８％の最大誤りが生じる。これは、測定における相対誤りと系の生じるデータ転送速度との間の非常に良好な妥協である。【００４９】  次に図１６ａ〜１６ｈに示す流れ図により、方法の好ましい実施形態が説明され、互いに関連する方法部分において、前記のすべての作動パラメータを求めることができる。しかしよりわかり易くするため、それぞれただ１つの作動パラメータの検出に説明が細分され、簡単化するため、経過する時間に対するパラメータ「Ｔ」が省略される。従って経過する時間は潜在的にパラメータ「ｋ」に納まっている。流れ図相互の接続は結合個所Ｖ１〜Ｖ８によって示されている。【００５０】  既に述べたように、転がり軸受２０の回転の際、各センサ２６が、その回転位置に関係する波状の信号４０を、例えば図３に示すように供給する。信号４０はなるべく等間隔のサンプリング時点ｋ，ｋ＋１，ｋ＋２・・・にサンプリングされ、その結果生じるサンプル値ｘ＊（ｋ），ｘ＊（ｋ＋１），ｘ＊（ｋ＋２）・・・が、本発明による方法のそれぞれの部分に従って処理される。【００５１】  ｋ＝０について、まず信号４０が、その瞬時値を求めるため、サンプル値ｘ＊（０）としてサンプリングされ、評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＝０））の開始値が、信号４０の期待値として規定される。続いて順序変数ｋが１だけ高められる。続いて信号４０が、時点ｋ＋１に、その瞬間値をもとめるため、（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）としてサンプリングされる。【００５２】回転数
図１６ａによれば、段階Ｓ１００において（ｋ＋１）番目の評価値Ｅ（ｘ＊（＋１））が、先行するｋ番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ））と、適合定数ｃ０と（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）からこのｋ番目の評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ））を減算した結果との積との和として、計算される。それから段階Ｓ１０１において、（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）から、段階Ｓ１００において計算された評価値Ｄ（ｘ＊（ｋ＋１））が減算され、差が（ｋ＋１）番目の計算値として引続く方法のために使用される。ｃ０に対して０＜ｃ０＜１が適用される。段階Ｓ１０１の計算において中括弧内にある最後の項は、回転数の計算にとって重要ではなく、従って考慮しなくてよい。段階Ｓ１０２において、計算されたこの（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の符号が、この方法部分の先の実行の対応するｋ番目の計算値ｘ（ｋ）の符号と比較される。それから方法が２つの分枝に分岐する。【００５３】  段階Ｓ１０２において比較された符号が同じである場合、即ち信号４０が符号変化せず、換言すれば零交差しなかった場合、ｋが１だけ高められ、方法段階Ｓ１００〜Ｓ１０２が反復される。換言すれば、回転数を求めるため図１６ｃによる方法段階Ｓ３０２〜Ｓ３１６は必要でない。段階Ｓ１０２において比較された符号が同じでない場合、即ち信号４０が零交差しなかった場合、図１６ｂの段階Ｓ２０３において、現在の段階Ｓ１０２の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が、段階Ｓ１０１の先行する実行において既に求められたｋ番目の計算値ｘ（ｋ＋１）より大きいか否かが比較される。換言すれば、信号４０が上昇辺にあるか下降辺にあるかが検査される。図１６ａによる方法段階Ｓ１０８，Ｓ１１０及びＳ１１２も、回転数を求めるためには必要でない。なお零経過の検査は、それにより、方法において信号４０のサンプリングのどの段階にあるかが常にわかるという、付加的な利点を与える。零交差はいわば「ナビゲージョンシステム」であり、検出された測定値の指定を容易にする。このために述べるべきことは、例えばセンサ２６，２７又は２９の構造の変化の際、零交差がいわばｘ軸上で「しっかりくくりつけられ」ているが、信号の形状は例えば図８に非対称により示されているように変化する。【００５４】  ｘ（ｋ＋１）＞ｘ（ｋ）を持つ段階Ｓ２０３において、信号が上昇辺にあることが明らかである場合、段階Ｓ２１０において、現在の計算値ｘ（ｋ＋１）がちょうど零であるか否かが検査される。ｙｅｓの場合、この計算値が生じた時点が、段階Ｓ２１４において、上昇辺における零交差の時点ｔａｕｆ２（図６参照）として固定的に保持される。しかしｎｏの場合、段階Ｓ２１２において、上昇辺における零交差の時点ｔａｕｆ２が、両方の計算値ｘ（ｋ＋１）とｘ（ｋ）との間の線形補間により求められる。この線形補間は、本発明による方法の好ましいやり方である。その代わりに、線形補間のための計算を省略するために、利用可能な近似として、零交差の起こる直前の時点又はその起こる直後の時点も利用することができ、その場合引続く方法において、零交差の起こる前又は後の同じ時点を常に考慮せねばならないであろう。その場合図１６ｄの段階Ｓ４０４において、「��昇する」周期長ΔＴａｕｆが、上昇辺における２つの零交差の差、即ち今求められた「新しい」辞典ｔａｕｆ２と前の実行において求められた「古い」時点ｔａｕｆ１との差の形式により、計算される。続いて段階Ｓ４０６において、「新しい」時点ｔａｕｆ２が「古い」時点電ｔａｕｆ１として記憶され、それにより「上昇する」周期長ΔＴａｕｆの新たな計算の際これを利用することができる。段階Ｓ４０８は回転数を求めるためには必要ではなく、段階Ｓ４１０において「上昇する」周期長ΔＴａｕｆの出力のための出力フラグがセットされ、即ちその計算のためプロセッサに命令が与えられ、これが回転数の尺度として出力される。方法の一番最初の実行の際即ち「新しい」時点ｔａｕｆ２を最初に求める際、「古い」時点ｔａｕｆ１はまだ利用可能でない。従って２回目に「新しい」時点ｔａｕｆ２が計算された時に初めて、「上昇する」周期長ΔＴａｕｆが出力される。それからｋが１だけ高められ、方法が段階Ｓ１００で続行される。【００５５】  これに反し段階Ｓ２０３においてｘ（ｋ＋１）＞ｘ（ｋ）でない場合、これは下降辺に信号があることを意味する。この場合段階Ｓ２３０，Ｓ２３２又はＳ２３４が前述した段階Ｓ２１０，Ｓ２１２又はＳ２１４と同じように実行され、その際ｔａｕｆ２の代わりに、下降辺における零交差の時点ｔａｂ２が求められる。その場合段階Ｓ４０４及びＳ４０６と同様に、図１６ｅの段階Ｓ５０４及びＳ５０６において、「新しい」時点ｔａｂ２と「古い」時点ｔａｂ１との差の形成により、「下降する」周期長ΔＴａｂが計算され、段階Ｓ５１０において回転数の尺度として出力される。それから同様にｋが１だけ高められ、方法が段階Ｓ１００で続行される。【００５６】  従って周期毎に２回、回転数が、「上昇する」周期長ΔＴａｕｆ及び「下降する」周期長ΔＴａｂの形で求められる。【００５７】  原理的には、２つの最小値または２つの最大値の間隔によって周期長を求めることも可能であろう。しかしこれらの最小値又は最大値は比較的幅の広い「円頂」を形成し、従って零交差のように精密に検出されないので、その使用は特に雑音の場合不精確であり、従って好ましくない。【００５８】  それ以外の作動パラメータを求める際、既に前述した段階は、いずれにせよ新たに説明する必要がないので、反覆を避けるため再度詳細には示されない。【００５９】軸線方向力
軸線方向力を求める際、段階Ｓ１００及びＳ１０２は回転数を求める際と同じであり、回転数を求める際使用される段階Ｓ１０１に対するただ１つの相違は、計算値ｘ（ｋ＋１）を決定する際補助量ｈｕｆ−ｈｌｆが加算され、即ち段階Ｓ１０１の計算において中括弧内にある最後の項が考慮されないことである。即ち補助線４２が零線と一致しているのではなく、その下にあることである。補助量ｈｕｂ−ｈｌｆは自由に選ぶことができるが、０〜０．５の数（ｈｌｆ）と信号偏移（ｈｕｂ）との積から構成されるのが好ましい。【００６０】  段階Ｓ２０３、上昇辺用の段階Ｓ２１０，Ｓ２１２及びＳ２１４と下降辺用の段階Ｓ２３０，Ｓ２３２及びＳ２３４は、回転数を求める場合と同じように実行される。【００６１】  上昇辺について、段階ｓ４０２において、下降辺の「新しい」時点ｔａｂ２を上辺の「新しい」時点ｔａｕｆ２から減算することによって、負の半波が持続する時間間隔（Δｔ＿ｎｈｗ）が求められる。図６はこれとは異なっている。なぜならば、この図は、対応する値ｔａｕｆ１，ｔａｕｆ２，ｔａｂ１，ｔａｂ２が種々の方法実行において「大きく移動する」こと、即ちその記号が方法の進行中に順次に変化することを考慮していないからである。それからこのような順次変化を示す段階Ｓ４０６が実行される。【００６２】  段階Ｓ１０１〜Ｓ４０６の実行に対し並列に、図１６ａ及び図１６ｆに「並列分枝」で示されかつ図１６ｆに段階Ｓ６０１で始まる別の方法分枝が実行される。段階Ｓ６０１は、補助量ｈｕｂ−ｈｌｆが加算されずに減算される点でのみ、段階Ｓ１０１と相違している。それはもっと上にある適当な補助線と信号４０との交差を行うことにほかならない。段階Ｓ１０１の計算値ｘ（ｋ＋１）に対して一層よく区別できるようにするため、段階Ｓ６０１において生じる計算値がｙ（ｋ＋１）で示され、この区別は段階Ｓ６０２，Ｓ６０３，Ｓ６１０，Ｓ６１２，Ｓ６１４，Ｓ６４０，Ｓ６３２及びＳ６３４において維持され、そうでない場合これらの段階は「主分枝」における段階Ｓ１０３，Ｓ２０３，Ｓ２１０，Ｓ２１２，Ｓ２１４，Ｓ２３０．Ｓ２３２及びＳ２３４と同じように経過する。「主分枝」において求められる零交差が並列分枝において求められる零交差と異なることを明らかにするため、後者の零交差は「＊」を付けられている。下降辺については、段階Ｓ６３８において、上昇辺の「新しい」時点ｔ＊ａｕｆ２を下降辺の「新しい」時点ｔ＊ａｂ２から減算することによって、段階Ｓ６３８において、正半波が持続する時間間隔（Δｔ＿ｐｈｗ）が求められる。続いて段階Ｓ４０６と同様な段階Ｓ５０６が実行される。【００６３】  それから段階Ｓ４０８及び／又は段階Ｓ５０８において、段階Ｓ６３８において求められた時間間隔Δｔ＿ｐｈｗを、段階Ｓ４０２において求められた時間間隔Δｔ＿ｎｈｗから減算することができ、この差Δｔ＿ｐｈｗ−Δｔ＿ｎｈｗの符号は、軸受２０に作用する軸線方向力の方向ａｘ＿ｄｉｒを示し、段階Ｓ４１０及び／又はＳ５１０において出力可能である。更に段階Ｓ４０９及び／又はＳ５０９において、差Δｔ＿ｐｈｗ−Δｔ＿ｎｈｗの値ａｘ＿ｆｏｒを軸線方向力の大きさの尺度として求め、段階Ｓ４１０及び／又はＳ５１０において一緒に出力することができる。【００６４】  それにより軸受２０に作用する軸線方向力も求められる。【００６５】半径方向力
半径方向力を求める場合、段階Ｓ１００，Ｓ１０１及びＳ１０２は回転数を求める場合と同じである。段階Ｓ１０２において比較される符号が同じである場合、即ち零交差が行われなかった場合、段階Ｓ３０２において、段階Ｓ１０１の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の符号が１に等しいか否か、即ち信号４０が正の半波にあるか否かが検査される。ｙｅｓの場合段階Ｓ３０４において、この（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が信号４０の今まで求められた最大値ｍａｘ＿ｗｅｒｔより大きいか否かが検査され、ｙｅｓの場合、段階Ｓ３０５において、この（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が信号４０の新しい最大値ｍａｘ＿ｗｅｒｔとして記憶され、それからｋが１だけ高められ、方法が段階Ｓ１００で続行される。ｎｏの場合、段階Ｓ３０８において信号４０の偏移ｈｕｂが、その最大値ｍａｘ＿ｗｅｒｔと最小値ｍｉｎ＿ｗｅｒｔとの差ｍａｘ＿ｗｅｒｔ＿ｍｉｎ＿ｗｅｒｔの形式により求められ、最小値ｍｉｎ＿ｗｅｒｔを求めることは後述される。もちろん本発明による方法において、最大値ｍａｘ＿ｗｅｒｔも最小値ｍｉｎ＿ｗｅｒｔも存在する時に初めて、偏移を計算することができる。それからｋが１だけ高められ、方法が段階Ｓ１００で続行される。段階Ｓ３０２において、（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の符号が１に等しくなく、即ち信号４０が負の半波にあることがわかると、同様に段階Ｓ３０４，Ｓ３１５及びＳ３１８において、信号４０の最小値ｍｉｎ＿ｗｅｒｔが求められ又は記憶され、偏移が計算される。それから再びｋが１だけ高められ、方法が段階Ｓ１００で続行される。ここで述べておくべきことは、逆の差即ちｍｉｎ＿ｗｅｒｔ−ｍａｘ＿ｗｅｒｔによっても、従って同様に信号周期毎に２回、信号偏移を計算して出力することができることである。【００６６】  段階Ｓ１０２において、符号変化又は零交差が行われたことがわかると、段階Ｓ１０８において出力フラグがセットされ、信号偏移を軸受２０に作用する半径方向力の尺度として出力することができる。段階Ｓ１１０において信号偏移が今まで求められた最大信号偏移ｈｕｂ＿ｍａｘより大きいか否かが検査される。ｙｅｓの場合、求められた現在の信号偏移が新しい最大信号偏移ｈｕｂ＿ｍａｘとして記憶される。これは、強い衝撃を知るのに役立つ。最大信号偏移ｈｕｂ＿ｍａｘの値は利用者によりいつでも消去可能である。【００６７】  それから再び段階Ｓ２０３において、信号が上昇辺にあるか下降辺にあるかの事例区別が行われる。第１の場合信号４０の最大値ｍａｘ＿ｗｅｒｔが、第２の場合最小値ｍｉｎ＿ｗｅｒｔが零にリセットされ、ｋが１だけ高められ、方法が段階Ｓ１００で続行される。【００６８】  それにより半径方向力も、転がり軸受２０の別の作動パラメータとして求められる。【００６９】  上述した説明からわかるように、最小値と最大値との間の零通過が検出されている時にのみ、最小値又は最大値がそれ自体として認められる。それにより、信号の「谷」において、場合のよってはそれと結びつく下位極値が（誤まった）最小値又は最大値として検出されることがないようにすることができる。【００７０】回転方向
回転方向を求める際、段階Ｓ１００，Ｓ１０１及びＳ１０２は、回転数を求める場合と同じである。【００７１】  段階Ｓ１０２において比較される符号が同じである場合、即ち零交差が起こらなかった場合、段階Ｓ３０２（図１６ｃ）において、段階Ｓ１０１の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）の符号が１に等しいか否かが、即ち信号４０の正の半波にあるか否かが検査される。ｙｅｓの場合、段階Ｓ３０４において、この（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が信号４０の今まで求められた最大値ｍａｘ＿ｗｅｒｔより大きいか否かが検査され、ｙｅｓの場合、段階Ｓ３０６において、この（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）（即ちｍａｘ＿ｗｅｒｔ）が生じた時点ｍａｘ＿ｗｅｒｔ＿ｔ（図８におけるｔｍａｘ１及び式（２）に相当する）が記憶され、それからｋが１だけ高められ、方法が段階Ｓ１００で続行される。段階Ｓ３０２において、（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が１に等しくなく、即ち信号４０が負の半波にあると、段階Ｓ３１４におけるのと同じように、この（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が信号４０の今まで求められた最小値ｍｉｎ＿ｗｅｒｔより小さいか否かが検査され、ｙｅｓの場合、段階Ｓ３１５において、この（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）（即ちｍｉｎ＿ｗｅｒｔ）が生じた時点が記憶され、それからｋが１だけ高められ、方法が段階Ｓ１００で続行される。【００７２】  段階Ｓ１０２において比較される符号が同じでない場合、即ち信号４０が零交差を行った場合、図１６ｂの段階Ｓ２０３において、別の事例区別において、現在の段階Ｓ１０１の（ｋ＋１）番目の計算値ｘ（ｋ＋１）が、段階Ｓ１０１の以前の実行の際既に求められたｋ番目の計算値ｘ（ｋ）より大きいか否かが比較される。換言すれば、信号４０が上昇辺にあるか又は下降辺にあるかが検査される。信号４０が上昇辺にある場合、段階Ｓ２０４において回転方向が次のようにして求められる。即ちその意味を後述される最小補助変数ｍｉｎ＿ｔ＿ｒｅｆが、信号４０の最小値の発生時点ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔから減算され、結果が２により除算され、この時から最小補助変数ｍｉｎ＿ｔ＿ｒｅｆの減算の結果が、信号４０の最大値発生時点ｍａｘ＿ｗｅｒｔ＿ｔから減算される。この値の符号ｓｉｇｎは、転がり軸受２０の回転方向ｓｙｍの情報として使用され、それにより段階Ｓ２０８において回転方向ｓｙｍ用の出力フラグがセットされ、これが出力される。しかし出力の前に、段階Ｓ２０６において、更に信号４０の最小値発生時点ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔが、新しい最小補助変数ｍｉｎ＿ｔ＿ｒｅｆとして記憶される。それによりこの最小補助変数ｍｉｎ＿ｔ＿ｒｅｆの意味も明らかにされている。続いてｋが１だけ高められ、方法が段階Ｓ１００で続行される。しかし信号４０が下降辺にある場合、（段階Ｓ２０４におけるのと同様に）段階Ｓ２２４において、回転方向ｓｙｍが次のようにして求められる。即ちその意味を同様に後述される最大補助変数ｍａｘ＿ｔ＿ｒｅｆが、信号４０の最大値の発生時点ｍａｘ＿ｗｅｒｔ＿ｔから減算され、結果が２により除算され、この時から最大補助変数ｍａｘ＿ｔ＿ｒｅｆの減算の結果が、信号４０の最小値の発生時点ｍｉｎ＿ｗｅｒｔ＿ｔか��減算される。この値の符号ｓｉｇｎは，再び転がり軸受２０の回転方向の情報として使用され、それにより段階Ｓ２２８において回転方向ｓｙｍの出力フラグがセットされ、これが出力される。しかし出力の前に段階Ｓ２１６において、更に信号４０の最大値の発生時点ｍａｘ＿ｗｅｒｔ＿ｔが新しい最大補助変数ｍａｘ＿ｔ＿ｒｅｆとして記憶される。それにより最大補助変数ｍａｘ＿ｔ＿ｒｅｆの意味も明らかにされている。【００７３】  従って転がり軸受２０の回転方向も求められる。【００７４】  回転数、回転方向軸線方向力及び半径方向力を求めるそれぞれの方法部分において単一の適合係数ｃ０の使用により、この適合定数が信号４０の期待値の計算の際いつも同じであることを、暗に前提としていた。しかし種々の方法部分において必要な場合、種々の作動パラメータの計算にとって有利であれば、種々の適応定数を使用することができる。【００７５】  次に固体伝導音の算出の説明が続く。【００７６】固体伝導音
このためｋ＝０に対して、信号４０が、その瞬時値を求めるため、サンプリング開始値ｘ＊（０）としてサンプリングされる。評価値Ｅ（ｘ＊（ｋ＝０））は信号４０の期待値として必要とされず、後述するように、濾波サンプル値ｖ（ｋ＝０）の２次の通常の統計的積率Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ＝０）が必要とされる。続いて順序変数ｋが１だけ高められる。続いて信号４０が、その瞬時値を求める時点（ｋ＋１）に（ｋ＋１）番目のサンプル値ｘ＊（ｋ＋１）としてサンプリングされる。【００７７】  図１６ｇにおいてｘ＊（ｋ）で略記されたサンプル値ｘ＊（ｋ），ｘ＊（ｋ＋１），ｘ＊（ｋ＋２）・・・は、段階Ｓ７０２において、フィルタ係数を自由にプログラミング可能な少なくとも５次のＩＩＲ高域フィルタ５９を通る。それによりセンサ信号４０の低周波成分が除去される。フィルタ５９の出力端には、図１３に示すように、ここではｖ（ｋ）で略記されるフィルタサンプル値ｖ（ｋ），ｖ（ｋ＋１），・・・が現れる。段階Ｓ７０４において式（５）により、「新しい」フィルタサンプル値ｖ（ｋ＋１）に対する２次の通常の統計的積率Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ＋１）が計算される。このため「新しい」フィルタサンプル値ｖ（ｋ＋１）の２乗ｖ２（ｋ＋１）から、「古い」フィルタサンプル値ｖ（ｋ）に対する２次の通常の統計的積率Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ）が差引かれ、この差が適応定数ｃ１と乗算され、乗算の結果が「古い」フィルタサンプル値ｖ（ｋ）に対する２次の通常の統計的積率Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ）に加算される。ｃ１に対して０＜ｃ１＜１が成立する。２次のこの通常の統計的積率が図１５の左側に示されている。それから出力信号ｏｕｔｐｕｔが、段階Ｓ７１０において定量的な誤り信号として出力され、更に出力信号ｏｕｔｐｕｔが段階Ｓ７１９において閾値と比較され、この閾値を上回る場合、定性的な値として出力され、これが段階Ｓ７２０において「出力フラグ固体伝導音」で示されている。更に段階Ｓ７１２において、出力信号ｏｕｔｐｕｔが今まで検出された（利用者により任意に消去可能な）最大出力信号Ｏｕｔｐｕｔ＿ｍａｘを超過しているか否か検査され、段階Ｓ７１４においてこの出力信号が新しい最大出力信号Ｏｕｔｐｕｔ＿ｍａｘとして記憶され、それから段階Ｓ７１６において出力され、それが「出力フラグＯｕｔｐｕｔ＿ｍａｘ」で示されている。【００７８】  引続く処理のために、わかり易くするため、段階Ｓ７０４の計算からの出力値Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ＋１）が簡略化してｕ（ｋ＋１）示される。段階Ｓ７０６において、段階Ｓ７０４からわかった２次の通常の統計的積率の計算が行われるが、ｕ（ｋ＋１）に対する２次の通常の統計的積率Ｅ｛Ｖ２｝（ｋ＋１）を計算するため、値ｕ（ｋ）に基いて行われる。段階Ｓ７０４において使用される適応定数ｃ１の代わりに、適応定数ｃ２が使用され、これに対して０＜ｃ２＜１が成立する。しかしｃ１＝ｃ２であってもよい。段階Ｓ７０７において、式（３）によりｕ（ｋ＋１）の期待値Ｅ｛Ｕ｝（ｋ＋１）が計算される。このためｕ（ｋ＋１）ｋａｒａ，ｕ（ｋ）の期待値Ｅ｛Ｕ｝（ｋ）が減算され、この差が適応定数ｃ３（これに対して０＜ｃ３＜１が成立する）と乗算され、乗算の結果が期待値Ｅ｛Ｕ｝（ｋ）に加算される。ｃ��は必ずしもｃ１及び／又はｃ２と相違していなくてもよい。それから段階Ｓ７０８において、段階Ｓ７０７の結果の２乗を段階Ｓ７０６の結果から減算することによって、分散σ２（ｋ＋１）が計算される。それから前記の可能性で再び出力（選択的に段階Ｓ７１０及び／又はＳ７１７及び／又はＳ７２０）が行われ、その際段階Ｓ７０６〜Ｓ７０８により、センサ信号及び雑音の検出及び区別の精度は、段階Ｓ７０４による出力後におけるより良い。【００７９】  それにより転がり軸受２０に生じる固体伝導音も検出される。【００８０】  多くの試験において、本発明による方法が探求される作動パラメータを非常に確実に求め、課された課題のために最適に処理することがわかった。線形期待値及び２次の通常の統計的積率の式を使用することにより、生じるデータの評価により、作動パラメータをＡＳＩＣにおいて最小の空間で確実かつ速やかに求めることが可能である。本発明の方法は、特に、主として比較及び加算を使用し、費用のかかる乗算又は除算を使用せず、最小の記憶場所しか必要としない簡単な記憶装置に基いているので、非常に効率的である。【００８１】  前記の説明では、本発明による方法がＡＳＩＣで実行され、従って固定的に配線される装置において実行されることを前提としていた。しかし本発明による方法がソフトウエアの形即ちコンピュータプログラムの形で普通の計算機において実行可能なことは、明らかである。【００８２】  個々の実施形態を参照して説明した本発明の特徴、例えば流れ図又は方法の理論的基礎の説明の個々の段階は、異なるように示されているか技術的な理由から禁じられる場合を除いて、異なる実施形態において存在していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】  本発明による転がり軸受の概略図を示す。
【図２】  本発明による転がり軸受の外側溝にあるホイートストンブリッジにおけるひずみ計の配置を概略的に示す。
【図３】  本発明による転がり軸受において発生されるセンサ信号の典型的な例を示す。
【図４】  固体伝導音事象が起こるセンサ信号を示す。
【図５】  本発明によるＡＳＩＣのブロック線図を示す。
【図６】  作動パラメータを評価する基準点が示されているセンサ信号を示す。
【図７】  軸受に作用する軸線方向力を検出する装置の図２に類似な図を示す。
【図８】  回転方向を求める測定原理を説明するための図を示す。
【図９】  平均値の評価の時間的経過のグラフを示す。
【図１０】  平均値を除かれたセンサ信号の移行特性のグラフを示す。
【図１１】  固体伝導音分枝にあるＩＩＲ高域フィルタの周波数応答を示す。
【図１２】  半径方向荷重を受けかつ２つの固体伝導音事象が生じている軸受のセンサ信号を示す。
【図１３】  ＩＩＲ高域フィルタの出力端における固体伝導音信号のグラフを示す。
【図１４】  ＩＩＲ高域フィルタの出力信号のグラフを示し、信号が左側で固体伝導音を持ち、右側には固体伝導音を持っていない。
【図１５】  図１４におけるのと同じ信号の部分のグラフを示すが、信号の２次の通常の統計的積率は帰納的に計算されている。
【図１６ａ】  すべてのパラメータを求めるための本発明による方法の好ましい実施形態の流れ図の一部を示す。
【図１６ｂ】  すべてのパラメータを求めるための本発明による方法の好ましい実施形態の流れ図の一部を示す。
【図１６ｃ】  すべてのパラメータを求めるための本発明による方法の好ましい実施形態の流れ図の一部を示す。
【図１６ｄ】  すべてのパラメータを求めるための本発明による方法の好ましい実施形態の流れ図の一部を示す。
【図１６ｅ】  すべてのパラメータを求めるための本発明による方法の好ましい実施形態の流れ図の一部を示す。
【図１６ｆ】  すべてのパラメータを求めるための本発明による方法の好ましい実施形態の流れ図の一部を示す。
【図１６ｇ】  すべてのパラメータを求めるための本発明による方法の好ましい実施形態の流れ図の一部を示す。
【図１６ｈ】  すべてのパラメータを求めるための本発明による方法の好ましい実施形態の流れ図の一部を示す。
【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１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１６ｄ】
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【図１６ｅ】
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【図１６ｆ】
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【図１６ｇ】
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【図１６ｈ】
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【国際調査報告】
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