JP3958832B2 - 情報の重ね合わせ方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は情報の重ね合わせ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
とくに自動車における運転を（開ループないし閉ループ）制御するために、必ず複数のセンサが使用される。しかしながら、これは、常に複数のセンサ信号が相互に独立に（開ループないし閉ループ）制御ユニットに伝送されなければならないことを意味している。この場合、個別信号は、種々の要求に対応しなければならない。個別信号が「総合信号」にまとめられた場合、個別要求が維持されなければならない。ブレーキ力、駆動力および／または自動車の走行運動を（閉ループないし開ループ）制御するために、車両車輪の回転速度を測定することは既知である。このために、従来の技術において種々の方法（たとえばホールセンサまたは磁気抵抗センサ）が行われている。さらに、たとえばブレーキライニングのある深さに接触ピンが埋め込まれ、ブレーキライニングがこの深さまで消耗したときに接触ピンが電気接点を開くことにより車両ブレーキのブレーキライニングの損耗を検出することが既知である。
【０００３】
たとえば、文献「位置および回転速度検出用内蔵ホール効果センサ」、elektronik industrie（電子工業）、1995年７月号、29−31頁が、自動車において使用される、アンチロック、駆動滑り、エンジンおよび伝動装置の（開ループないし閉ループ）制御装置用能動センサを示している。このようなセンサは２線回路内で２つの信号レベルを提供し、これらの信号レベルが対応制御装置において測定抵抗により２つの電圧レベルに変換される。
【０００４】
上記のホール効果センサのほかに、たとえば文献「磁気抵抗に基づく自動車における回転速度センサ用新規代替品」、VDI-Berichte（VDI報告）、第509号、1984年から、回転速度測定用磁気抵抗センサの使用もまた既知である。
【０００５】
ドイツ特許第２６０６０１２号（米国特許第４０７６３３０号）にブレーキライニングの摩耗測定および車輪回転速度測定のための特殊複合装置が記載されている。このために、測定されたブレーキライニング摩耗および誘導作動式センサにより測定された車輪回転速度が共通の信号ラインを介して評価ユニットに供給される。評価は、車輪回転速度センサがブレーキライニング摩耗に反応して完全にまたは部分的に短絡されることにより行われる。
【０００６】
たとえばドイツ特許第４３２２４４０号に記載のような他の装置は、回転速度およびブレーキライニング摩耗の測定のために１つの車輪ないし１つの車輪ブレーキにおいて車輪ユニットと評価ユニットとの間に少なくとも２本の信号ラインを必要とする。
【０００７】
上記の回転速度測定において、回転する歯付リムと本来のセンサ要素との間の空隙が回転速度信号の品質に著しい影響を与えることが既知である。これについては、たとえばドイツ特許公開第３２０１８１１号が参照される。
【０００８】
さらに、たとえば発進補助装置（いわゆるヒルホルダ（坂道滑り止め））においては車輪の回転方向に関する情報が必要である。この場合とくに、車両が後退運動をしているか否かに関する情報が必要である。これについては、たとえばドイツ特許公開第３５１０６５１号が参照される。
【０００９】
上記の情報ならびにその他の情報（たとえばブレーキライニング摩耗、空隙、回転方向）は一般に車輪付近において測定され、車輪から離れて配置された制御ユニットにおいて評価される。このために、情報は制御ユニットに伝送されなければならない。
【００１０】
エンジン（内燃機関および／または電動機）において、誘導磁気抵抗センサまたはホールセンサによりエンジン回転速度を測定することは既知である。
【００１１】
未公開のドイツ特許出願第１９６０９０６２．８号において、周期的に２つの所定の電流レベルまたは電圧レベルを有するアナログ回転速度信号の情報を、ブレーキライニング摩耗、空隙および／または回転方向に関するディジタル情報と、アナログ回転速度信号の電流レベルまたは電圧レベルがコーディングされて変化されるように重ね合わせることが提案されている。追加ディジタル情報を伝送するための電流レベルの上昇は、センサユニットと制御装置との間の２線結合を必要とするにすぎないという利点を有している。しかしながら、電流レベルの上昇により、電力損失のほかに制御装置内の測定抵抗における電圧降下が上昇することになる。一方、電圧レベルの上昇は確かに電力損失を上昇させないが、センサユニットと制御装置との間の３線結合（電圧供給、測定、信号ライン）を必要とする。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記アナログ信号をディジタル情報とできるだけ簡単かつ確実に重ね合わせることが本発明の課題である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題は以下に記載のような特徴を有する情報の重ね合わせ方法により解決される。
【００１４】
本発明は情報の重ね合わせ方法に関するものである。この場合、一方の情報は形成されたアナログ信号で表わされ、ここでこの信号は周期的に２つの所定レベル（ハイ（Ｈｉｇｈ）、ロー（Ｌｏｗ））を有しかつ情報がアナログ信号の周期により表わされる。この場合、アナログ信号の所定レベル（ハイ、ロー）は２つの異なる電流値または電圧値により形成してもよい。他方の情報は、情報をディジタルデータワードの形で表わすディジタル信号を含んでいる。本発明の本質は、重ね合わせ信号を形成するために、ディジタル信号がアナログ信号に重ね合わされることにある。
【００１５】
本発明による情報の重ね合わせにより、前述のような電力損失の上昇ならびに測定抵抗における電圧降下の上昇が回避される。さらに、重ね合わせるべきディジタル情報の数はきわめて多く、この場合、アナログ信号は位相シフトも周波数シフトも受けることはない。
【００１６】
本発明による重ね合わせは、ディジタル信号がアナログ信号に一定の信号状態（ハイフェーズまたはローフェーズ）の範囲内でのみ重ね合わされるように行われる。すなわち、アナログ信号が所定レベル（ハイ、ロー）の一方を有するときにのみディジタル信号がアナログ信号に重ね合わされる。
【００１７】
データワードがビット列から構成され、この場合、各ビットは所定時間長さの２つのレベル（ハイ、ロー）を有している。これらのレベルはディジタル情報を表わしている。これらの所定レベル（ハイ、ロー）はまた２つの異なる電流値または電圧値により形成してもよい。ビットの時間長さは第１のサイクル発生器により第１のサイクルとして与えられる。
【００１８】
この場合、データワードを形成するビットはアナログ信号と同じレベルないし同じ信号状態（ハイ、ロー）を有していることが有利である。ビットは、評価するとき、すなわち重ね合わせ情報を分割するとき、ビットがアナログ信号の状態変化（ハイ-ローまたはロー-ハイ）の後にのみ出力されかつアナログ信号が１つの状態をとる最小可能な時間より実質的に小さくなるようにアナログ信号から区別してもよい。
【００１９】
本発明の有利な実施態様においては、データワード全体を形成するために、ディジタルデータワードの始めおよび終わりに一定の所定レベルを有する一定の所定数のビットが与えられるように設計されている。この開始ビットないし停止ビットは、制御装置内で情報を分割するとき、本来のディジタル情報がデータワードの形でいつから始まったかを確実に検出するために使用される。
【００２０】
本発明によりとくに、全情報を測定するために使用されるセンサ装置がセンサユニットとして１つにまとめられるように設計されている。本発明によりセンサユニット内で形成された重ね合わせ信号は次にこのセンサユニットから評価ユニットに導かれる。このとき、ディジタルデータワードを形成するためにセンサユニット内に上記の第１のサイクル発生器が必要であり、一方評価ユニット内で重ね合わせ信号を評価するために第２のサイクル発生器が設けられなければならない。コストおよび／または構造上の理由から、所定の時間誤差を有する両方のサイクル発生器のうちの少なくとも１つが設けられるように設計してもよい。この場合、本発明の有利な実施態様においては、ディジタルデータワードまたはデータワード全体の始めおよび終わりに一定の所定レベルを有する一定の所定数のビット（同期化パルス）が与えられるように設計されている。これにより、概してより精度の高い評価ユニット内の第２のサイクル発生器が、概してより精度の低いセンサユニット内の第１のサイクル発生器と同期化される。このようにして、第１のサイクル発生器の作動精度に対し高い要求を与えることなく、評価ユニット内でエラーのない重ね合わせ信号の評価が確実に行われる。
【００２１】
上記の同期化において、データワードまたはデータワード全体（開始および／または停止ビット間を含むデータワード）の前後に１つまたは複数の所定のビットが設けられる。これはアナログ信号の上記の一定の信号状態（ハイフェーズまたはローフェーズ）の範囲内で行われる。しかしながら、これに加えて、ディジタルデータワードまたはデータワード全体がアナログ信号の両方のレベルの一方（ハイまたはロー）にのみ重ね合わされ、一方同期化するために、アナログ信号の両方のレベルの他方（ローまたはハイ）には一定の所定レベルを有する一定の所定数のビット（同期化パルス）が重ね合わされるように設計してもよい。この構成は、伝送すべきデータワードおよび／または個々のビットがより長くてもよいという利点を有している。さらに、同期化パルス（一定の所定レベルを有する一定の所定数のビット）はより長くてもよく（データワード以下）、これにより同期化をより正確にすることができる。
【００２２】
上記のように、重ね合わせ信号が評価ユニットに供給され、ここで、ビットが第２のサイクル発生器により与えられる第２のサイクルで走査される。この場合、同期化は、この第２のサイクルが一定の所定レベルを有する一定の所定数のビットの関数として（同期化）設定されるように行われる。概してより精度の高い評価ユニット内のサイクル発生器はまた、重ね合わせ信号、とくにその中に含まれているデータワードの走査のために、概してより精度の低いセンサユニット内のサイクル発生器に適合される。
【００２３】
データワードの形成は、ディジタル情報（ＢＢＷ、ＬＳ、ＤＲ）がシフトレジスタ内に読み込まれ、読み込まれたディジタル情報がアナログ信号（ＤＦ）と同期して順次に読み取られるように行ってもよい。
【００２４】
本発明による方法が自動車において使用されてもよく、この場合、アナログ信号が、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンおよび電動機として形成された車両エンジンの回転速度および／または車両伝動装置と作動結合された軸の回転速度を表わす車両車輪の回転速度であってもよい。ディジタルデータワードにより表わされる情報は、
− 少なくとも１つの車輪ブレーキにおけるブレーキライニング摩耗に関する情報（ＢＢＶ）、および／または
− 回転運動の方向に関する情報（ＤＲ）、および／または
− その手段によりアナログ信号（ＤＦ）が測定される前記手段の状態（空隙）に関する情報（ＬＳ）、
であってもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明を以下に図面に示す実施態様により詳細に説明する。
【００２６】
図１は自動車におけるブレーキライニング摩耗および車輪回転速度を測定するための装置を全体ブロック回路図で示している。
【００２７】
ここで、自動車の車輪ユニットが符号１１ａ−ｄで示されている。これらの車輪ユニットには、とくにその回転速度（車輪回転速度）が測定されるべき車輪および各車輪ユニットの付属ブレーキ装置（摩擦ブレーキ）が付属している。各車輪に付属する回転速度センサおよびブレーキライニング摩耗センサが符号１０２ａ−ｄで示され、これらのうちの本発明に関連する部分が図２ないし図３に詳細に示されている。本発明に関連するこれらのセンサの構造を理解するために、冒頭記載の従来技術を詳細に説明する。
【００２８】
回転速度センサおよびブレーキライニング摩耗センサ１０２ａ−ｄの出力信号は制御装置１０３と結合され、ここで伝送ラインが１０５ａ−ｄで示されている。次に、制御装置１０３において、伝送ライン１０５ａ−ｄを介して伝送されたすべての車輪ユニットに対する情報が中央で評価される。ブレーキライニングの状態が制御装置１０３の評価結果としてライン１８ａ−ｄを介して指示器１１０に供給される。このために、一般に、１つまたは複数のブレーキライニングがある摩耗度に到達したときドライバに対応情報が与えられるように設計がなされている。
【００２９】
完全を期すために、制御装置１０３から操作可能な個々の車輪ユニット１１ａ−ｄのブレーキ装置がさらに符号１４ａ−ｄで示されている。
【００３０】
図２および図３は種々の実施態様の一例を１つの車輪ユニットについて示している。
【００３１】
ここで、図２は能動回転速度センサとブレーキライニング摩耗測定との簡単な組合せを示す。冒頭記載のように、「能動」回転速度センサ１０２として、既知のホール回転速度センサまたは既知の磁気抵抗回転速度センサを設けてもよい。これに関して、図２の略図から、センサ要素１０２１が磁気受動タイプの離散形ロータ１０１を走査していることがわかる。走査されたロータ１０１の離散数の関数として、センサ要素１０２１により２つの電流レベルｉ₁およびｉ₂が設定される。これが図２において２つの電源１０２２および１０２３の投入ないし遮断により示されている。
【００３２】
回転速度センサ１０２はライン１０５ないし差込コネクタ１０２１ａおよびｂと１０３１ａおよびｂを介して制御装置１０３と結合されている。入力回路（増幅器）１０３６は入力抵抗Ｒを用いて回転速度センサ１０２の電流レベルに対応する電圧値
Ｕ_Low ＝ Ｒ＊ｉ₁
Ｕ_High ＝ Ｒ＊（ｉ₁＋ｉ₂）
を検出する。車輪回転速度がほぼ一定のときの典型的な時間線図が図４ａの下側の信号列Ｎで示されている。この信号の周波数を評価することにより、希望の車輪回転速度に到達することができる。
【００３３】
図２の下側部分に車輪ブレーキにおける既知のブレーキライニング摩耗測定装置１０４が略図で示されている。冒頭記載のように、従来技術から既知のブレーキライニング摩耗センサは車両ブレーキのブレーキライニングの損耗を検出するが、この場合、たとえばブレーキライニングのある深さ内に接点ピンが埋め込まれ、ブレーキライニングがこの深さまで損耗したときにこの接点ピンが接点を作動することになる。この接点が図２においてスイッチ１０４１で示されている。スイッチ１０４１は正常の場合（指示すべきブレーキライニング摩耗がない）には開いているので、電圧Ｕ＋は接地されない。ブレーキライニングがある摩耗程度に到達した場合、スイッチ１０４１が閉じられ、これにより接地が行われるために結線ライン１０６ないし差込コネクタ１０２１ｃおよびｄと１０３１ｃおよびｄにより評価回路１０３７内でブレーキライニングの損耗が検出される。
【００３４】
図２に示した実施態様からわかるように、車輪回転速度情報およびブレーキライニングの状態に関する情報を伝送するために、それぞれ別々の信号ライン１０５および１０６が必要である。
【００３５】
図３ａは、回転速度を測定すべき車両車輪の前記の歯付リムに対するホールセンサないし磁気抵抗センサの過大な間隔の測定装置を示す。センサ要素１０２１として、図２において同じ符号で示されているセンサ要素が使用される。要素１０２１は一般に、抵抗を典型的なリング形状に配置した既知のホイートストンブリッジとして形成されている。図示されていない歯付リム（１０１、図２）の個々のセグメントがそばを通過することによりこのホイートストンブリッジ内にブリッジ電圧Ｕ_Bが発生され、ブリッジ電圧Ｕ_Bは比較器（Ｋ１）５０３１および（Ｋ２）５１０１に供給される。比較器Ｋ１は車輪回転速度の評価のために使用される。比較器（Ｋ２）５１０１においては、ブリッジ電圧が比較的高いしきい値Ｕ_Hと比較されるようにブリッジ電圧の他の評価が行われる。これら２つのしきい値比較の背景については、以下に図３ｂにより説明する。
【００３６】
図３ｂはブリッジ電圧の典型的な信号時間線図を示す。そばを通過する歯付リムの個々のセグメントに応じてそれぞれ、ブリッジ電圧は周期的に上昇し、周期的に低下する。歯付リムとホイートストンブリッジ１０２１との間の間隔、空隙が一定のままである場合、ブリッジ電圧は一定の振幅を有している。しかしながら、この間隔が大きくなった場合、ブリッジ電圧の振幅は低下する。この例が図３ｂに示されている。
【００３７】
比較器（Ｋ１）５０３１における第１のしきい値比較はブリッジ電圧信号を比較的小さいしきい値たとえば４０ｍＶと比較する。このとき、比較器５０３１は、出力側に、図３ｂの下部信号線図Ｋ１に示す電源ｉ₁およびｉ₂（図２参照）に対する操作信号を供給する。信号Ｋ１は空隙が増大したときにおいても車輪回転速度を示している。比較器（Ｋ２）５１０１は、この比較器においてたとえば６０ｍＶの比較的高いしきい値が設定されることによりブリッジ電圧信号の振幅を検査する。歯付リムとホイートストンブリッジとの間の間隔、空隙が十分に小さい場合、ブリッジ電圧信号の振幅は比較器５１０１のしきい値の上側に存在する。比較器５１０１の出力信号は、図３ｂにおける下部信号線図Ｋ２に示すように、正常の場合には信号Ｋ１に対する信号Ｋ２の時間遅れを示している。しかしながら、比較信号Ｋ２が現れてこない場合、ブリッジ電圧信号の振幅は低下し、これにより過大な空隙が検出される。
【００３８】
信号Ｋ２が現れないことは過大空隙検出ユニット５１０２において検出され、信号Ｋ２が現れないことにより信号ＬＳが発生される。
【００３９】
要約すると、空隙の検出のために、能動センサたとえばホールセンサまたは磁気抵抗センサにより車輪の回転速度信号が測定されるということができる。センサはホイートストンブリッジを含み、ホイートストンブリッジは変化する磁界により離調される。この離調から回転速度に対する信号が得られる。離調の値は両方のハーフブリッジ間の磁界差の大きさに対し一定の比率を有している。磁界差はとくにセンサと磁気車との間の間隔の関数である。ブリッジ離調の値を評価することにより、センサと磁気車との間の空隙を検出することができる。この評価は比較器（Ｋ２）５１０１により行われ、比較器５１０１は通常の有効信号の比較器５０３１（Ｕ_H＝４０ｍＶ）より大きいヒステリシス（Ｕ_H＝６０ｍＶ）を有している。空隙が小さい場合には両方の比較器が作動するが、空隙が大きい場合には有効信号の比較器５０３１のみが作動する。このようにして、車輪回転速度情報を失うことなく、大きい空隙に対する予備警告装置が形成される。この情報は、たとえば自動車の製作におけるコンベヤ最終検査として、修理工場においてまたは走行中に利用することができる。
【００４０】
図４ａおよび図４ｂは車輪の回転方向を検出するための評価の一例を示す。このために、図４ａに、図３ａに対して修正がなされたホールセンサないし磁気抵抗センサのセンサユニット１０２１Ａが設けられている。修正は、図４ａに示すように、既知のホイートストンブリッジにさらに２つの抵抗が補足されていることにある。修正ホイートストンブリッジの代わりに、修正ホールセンサないし磁気抵抗センサが、センサユニット１０２１Ｂとして示されたように、少なくとも２つのセンサ要素１０２１１および１０２１２ないし２つの完全なホイートストンブリッジを有していてもよい（図４ｂ）。この場合もまた、歯付リム、磁気車ないし伝送車（１０１、図２）の個々の要素は、ブリッジ電圧信号Ｕ_B1およびＵ_B2内に、対応する変化を発生する。これらのブリッジ電圧信号は回転方向検出ユニット５２０１に供給される。同時に、有効信号を評価するために少なくとも１つのブリッジ電圧信号が前記のような比較器５０３１に供給される。回転方向検出５２０１の機能を図５ａおよび図５ｂにより説明する。
【００４１】
図５ａおよび図５ｂに、図４ａに示したブリッジ電圧信号の線図が示されている。このために、時間ｔに関する線図またはストロークｓに関する線図ないし伝送車の回転角度に関する線図を観察してもよい。車輪の回転方向に応じてそれぞれ、まずセンサユニット（修正ホイートストンブリッジ）１０２１Ａの右部分または左部分が離調される。車輪の右方向回転においてはブリッジ電圧Ｕ_B1がブリッジ電圧Ｕ_B2より先行し、一方車輪の左方向回転においてはその逆となる。回転方向検出ユニット５２０１により両方のブリッジ電圧線図の位相シフトが評価され、これにより車輪が逆方向に回転したときに信号ＤＲが発生される。このために、代替態様として、図５ｂに示すように、両方のブリッジ電圧値Ｕ_B1およびＵ_B2の間の差ΔＵ_Bを形成してもよい。この差ΔＵ_Bの線図から、とくに極大および極小の位置（「上方の」ピークまたは「下方の」ピーク）から、回転方向（前方／後方）に関する情報ＤＲが求められる。
【００４２】
図６は本発明による方法の第１の実施態様を示す。この場合、センサユニットが５０１でおよび評価ユニットが５０３で示され、評価ユニット５０３は図８に詳細に示されている。
【００４３】
センサユニット５０１に回転速度信号ＤＦを測定するための装置が付属し、ここでこの装置は既にしばしば説明してきたように回転速度センサ１０２（図２）として形成してもよい。図７の上側の信号列に示されている回転速度信号ＤＦは「ハイ（Ｈｉｇｈ）」および「ロー（Ｌｏｗ）」状態の時間列から形成され、ここでアナログ信号の周期ないし周波数は回転数ないし回転速度を与えている。アナログ信号ＤＦは重ね合わせユニット（ＡＮＤ１）５０２１に供給される。
【００４４】
センサユニット５０１にはさらに、ブレーキライニング摩耗、空隙および回転方向を検出するための装置が付属している。このために、図６には、それぞれの装置が次の符号で示されている。
【００４５】
− １０４１（図２、ディジタル信号ＢＢＶ、過大なブレーキライニング摩耗「あり」または「なし」）、
− ５１０２（図３ａ、ディジタル信号ＬＳ、過大な空隙「あり」または「なし」）および
− ５２０１（図４ａ、ディジタル信号ＤＲ、回転方向「前進方向」または「後退方向」）。
【００４６】
この実施態様において単に例として挙げたこれらのディジタル信号はシフトレジスタ５０１１のメモリセル内に読み込まれ、したがってそれぞれのメモリセルの内容はブレーキライニング摩耗、空隙および回転方向に関する実際の状態に対応している。アナログＤＦ信号の状態がローからハイに切り換わることにより、ＰＩＮストローブを介してシフトレジスタ５０１１のメモリ内容が凍結され、すなわち他の動作がもはや行われなくなる。同時に、シフトレジスタ５０１１のメモリセルの内容が、ＰＩＮストローブによる状態変化に応答して順次に読み取られる（シフトレジスタ５０１１の順次出力）。これは発振器５０１２から発生されるサイクルにより制御されて行われる。このように、シフトレジスタ５０１１の順次出力によりデータワードＤＷが得られ、データワードＤＷはハイレベルおよびローレベルの列、いわゆるビット列で構成されている。サイクル変動を無視すれば、ビットは同じ時間長さを有している。
【００４７】
シフトレジスタ５０１１からの読取りは、回転速度信号ＤＦにおいてロー状態からハイ状態への状態変化が特定されたときに必ず行われる。これは、図６においてＤＦラインがシフトレジスタ５０１１の入力に接続されていることにより示されている。同時に、ＤＦ信号のロー状態からハイ状態への状態変化によりカウンタ５０１４はリセットされ、ここでカウンタ５０１４の出力側は論理ＡＮＤゲート（ＡＮＤ２）５０１３の入力側と結合されている。論理ＡＮＤゲート５０１３の他の２つの入力は発振器５０１２のサイクルおよび上記の状態変化信号と結合されている。
【００４８】
ＤＦ信号のロー状態からハイ状態への状態変化に応答して、一方でシフトレジスタ５０１１のメモリ内容もまた存在するメモリセルの数の分だけ順次に読み取られる。カウンタ５０１４はこの実施例においてはｎ＝３までカウントする。カウンタ５０１４はまたサイクル数をデータワード幅に制限し、ＤＦ信号のローレベルにリセットされる。
【００４９】
このように形成されたデータワードＤＷは図７の中央の信号列に示されている。この例において、データワードＤＷは３ビットから構成され、ここで第１のビットは状態「ハイ」を有し、第２のビットは状態「ロー」を有し、第３のビットは状態「ハイ」を有している。これは、たとえば特定すべき割付に応じてそれぞれ、指示に値するブレーキライニング摩耗が存在すること（ＢＢＶ＝ハイ）、指示に値する空隙が存在しないこと（ＬＳ＝ロー）および後退走行が存在すること（ＤＲ＝ハイ）を意味している。
【００５０】
重ね合わせユニット（論理ＡＮＤゲート）５０２１により、回転速度信号ＤＦがデータワードＤＷと結合されて重ね合わせ信号Ｉが形成される。図７の下側の信号列からわかるように、重ね合わせ信号ＩにおいてデータワードＤＷは必ずハイ状態の始めに存在している。これは、データワードＤＷがＤＦ信号のロー状態からハイ状態への状態変化によりスタートすることにより達成される。ハイフェーズの代わりに、データワードはまた回転速度信号のローフェーズに重なってもよい。しかしながら、データワードはＤＦ信号の次の状態変化が発生する前に終了されていなければならない。通常のように車輪回転速度センサが設けられている場合、可能な最大回転速度周波数は約３ｋＨｚであり、これから可能な３０−７０％のデューティ比において約１００μ秒の最大データワード長さが得られる。重ね合わせ信号Ｉは３芯ケーブルにより電圧信号としてまたは２芯ケーブルにより電流信号として評価ユニット５０３に伝送してもよい。
【００５１】
図８に評価ユニット５０３の一例が示されている。ここで、対応する基準値Ｒｅｆと比較する比較器（Ｋ１）５０３１により、重ね合わせ信号Ｉのローからハイへの状態変化が検出される。重ね合わせ信号Ｉのローからハイへの第１の状態変化を検出することにより、評価ユニット５０３においてカウンタ５０３２およびシフトレジスタ５０３７がスタートされる。カウンタ５０３２の出力は、論理ＡＮＤゲート（ＡＮＤ３）５０３３内の結合を介して、ＤＦ信号を、少なくともデータワードの継続時間（たとえば１００μ秒）の間、状態ハイに保持し、これによりデータワードが論理ＡＮＤゲート５０３３の出力側に現れるのを防止している。この出力には回転速度信号ＤＦのみがなお存在し、回転速度を求めるために回転速度評価ユニット５０３４において既知のようにこの回転速度信号ＤＦの周波数を評価してもよい。同時にサイクル発生器５０３６によりシフトレジスタ５０３７のサイクルがスタートされ、したがってデータワードＤＷが読み込まれる。このとき、このデータワードは出力Ｑ１ないしＱｎから出力され、たとえば対応する指示器を操作するためにさらに処理される。
【００５２】
図９は本発明による方法の第２の実施態様を示す。この場合、同じ作動をする構成部品は図６に示す符号と同じ符号で示されている。既に記載の第１の実施態様とこの第２の実施態様との本質的な相違は、第１の実施態様においては、センサユニットのサイクル発生器（発振器５０１２）および評価ユニット５０３のサイクル発生器５０３６が同期して作動することにある。第２の実施態様の本質的な点は、回転速度情報およびデータワードに加えて、サイクル発生器を同期させるための情報がセンサユニット５０１ａから評価ユニット５０３ａに伝送されることにある。さらに第２の実施態様においては、評価をより確実に行うために、本来のデータワードに対して開始ビットおよび停止ビットのシーケンスが補充される。
【００５３】
最大回転速度周波数は約２ｋＨｚである（歯付リム１０１上に４８枚の歯、最大車両速度３００ｋｍ／ｈにおいて）。１ｋＨｚの周波数余裕を考慮した場合、前に評価したように、３０ないし７０％の可能な信号デューティ比を用いてデータワード全体の最大幅
Ｔｍａｘ ＝ ０．３＊１／３ｋＨｚ ＝ １００μ秒
が得られる。データビット８個、開始ビット２個、停止ビット１個および同期ビット４＋１個が伝送される場合、１６ビットが得られる。±２０％の発振精度においては、これは５μ秒の公称サイクル時間（２００ｋＨｚ）を必要とする。最大で６μ秒（１６６．６ｋＨｚ）および最小で４μ秒（２５０．０ｋＨｚ）が得られる。図９に示した例においては、データビット４個、開始ビット２個、停止ビット１個および同期ビット４＋１個（１２ビット）が伝送される。
【００５４】
重ね合わせ信号Ｉ（データビット８個、開始ビット２個、停止ビット１個および同期ビット４＋１個を含む）が図１０の下側の部分に示され、ここで振幅は見やすくするために大きく示されている。図１０の上側の部分に信号ＤＦが示されている。ＤＦ信号がローからハイへ状態変化をしたことにより、本来のデータワードにまず同期ビット列（ハイビット４個およびロービット１個）および開始ビットとしてのハイビット１個およびロービット１個が先頭に与えられる。本来のデータワード（８ビット）は、ＤＦ信号のハイからローへの次の状態変化が発生する前に、停止ビットとしてのロービットで終わっている。ビットの幅すなわち時間長さは図１０においてセンサクロックとして示されているサイクル発生器５０１２ａのサイクルにより与えられている。
【００５５】
図１０の下側部分に示されているこの重ね合わせ信号Ｉは図１２に示す評価ユニット５０３ａに供給される。この場合もまた、同様に作動する構成部品には図８に示した符号と同じ符号で示されている。信号評価をまず図１１に示した重ね合わせ信号Ｉにより説明する。
【００５６】
標準コンピュータインタフェースに対応する既知の信号評価においては、各ビットは３回問い合わせられ、すなわちビットの状態（ハイまたはロー）が時間ビット幅の範囲内で３回問い合わされ、ないし走査される。このとき、ビット状態を決定するために３回のうちの２回が選択がされる。すなわち、たとえば３回の問い合わせのうち少なくとも２回がハイ状態の結果を得たとき、ビット状態はハイとして検出される。これから、この評価において、約１．２５μ秒の問い合わせ／走査時間が得られる。すなわち、１．２５μ秒ごとに存在する信号が読み込まれる。この問い合わせ／走査時間はセンサユニットのサイクル発生器５０１２ａの公差すなわちセンサクロックに追従させなければならず、また上記の±２０％の範囲内において設定可能でなければならない。
【００５７】
３回の問い合わせ比率により、（３＋１）＊１０のワード幅にわたり走査点＝４０の走査が与えられる。全体ワード幅（４０ないし６０μ秒）にわたりすべての走査点が正確にビットに当たるように、センサユニットと評価ユニットとの間に２．５％の時間同期が必要である。これは、最後の走査点が目標値のそばで最大でも走査間隔以内のずれで存在しなければならないことを意味している。これにより、
走査間隔 ＝ １００％＊ワード幅／４０走査点
＝ ２．５％
が得られる。
【００５８】
ここでセンサユニット５０１ａにおいて形成された重ね合わせ信号Ｉ（図１０）が評価ユニット５０３ａ（図１２）に供給された場合、センサユニット５０１ａの発振器周波数の測定が最初に伝送されたパルスのパルス幅測定（パルス幅測定ユニット５０４０）により行われる。最初のパルスはセンササイクル長さ４個分の長さ（４×Ｔ_sensorclock）を有している。このパルス幅は上記のように２．５％の精度で測定されなければならない。これから、評価時間要素の必要な最小ディジタルステップ幅が（４×Ｔ_sensorclock）の２．５％でなければならないことになる。
【００５９】
ディジタルステップ幅 ＝ ０．０２５＊４μ秒 ＝ ４００ナノ秒
これは２．５ＭＨｚの発振器に対応する。パルス幅測定においてディジタル化の効果を考慮した場合、５ないし１０ＭＨｚの発振器周波数が必要である。２ｋＨｚの最大回転速度周波数を設定しかつデータビット４個のみが伝送される場合、評価発振器周波数が係数２．５だけ長くなるという結果が得られる。
【００６０】
パルス幅測定ユニット５０４０により制御される評価サイクルのピッチ（分割器５０３８）によってもまた希望の同期化が得られ、これにより信号Ｉ内に重ね合わされた情報の確実な分割が得られる。
【００６１】
上記の第２の実施態様においてはデータ幅全体のみでなくＤＦ信号のある状態（この場合ハイ状態）内の同期化パルスもまた伝送されているが、ＤＦ信号の一方のフェーズ（図２においてローフェーズ）において同期信号が伝送され、他方のフェーズにおいてデータワードの全体が伝送されるように設計してもよい。これは、ディジタル信号がより長く、および／またはビット幅がより長くてもよいという利点を有している。さらに、同期化信号はより長くてもよく、これが同期化をより正確にさせることになる。
【００６２】
１００μ秒のワード幅が可能であるという仮定のもとで、１０μ秒のビット幅が得られる（開始ビット１個、停止ビット１個およびデータビット８個の場合）。周波数測定における必要な精度は２．５％のままであるが、同期化時間の測定は８０μ秒の長さであってもよい。
【００６３】

これは５００ｋＨｚ発振器に対応する。このようにして、発振器の要求も低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は従来技術から既知のような自動車におけるブレーキライニング摩耗および車輪回転速度を測定するための装置の略全体ブロック回路図である。
【図２】能動回転速度センサとブレーキライニング摩耗測定との簡単な組合せ図である。
【図３】図３ａは空隙を測定するための空隙装置のために使用されるセンサユニットのブロック回路図であり、図３ｂはそれに付属の信号線図である。
【図４】図４ａは回転方向を測定するためのセンサユニットのブロック回路図であり、図４ｂはセンサ要素の変更態様図である。
【図５】図５ａおよび図５ｂは図４に付属の線図である。
【図６】本発明の第１の実施態様によるセンサユニットのブロック回路図である。
【図７】図６に示す本発明の第１の実施態様によるセンサユニットにより発生される信号およびデータワードの時間線図である。
【図８】本発明の第１の実施態様による評価ユニットのブロック回路図である。
【図９】本発明の第２の実施態様によるセンサユニットのブロック回路図である。
【図１０】図９に示す本発明の第２の実施態様によるセンサユニットにより発生される信号およびデータワードの時間線図である。
【図１１】図８に示す本発明の第１の実施態様の評価ユニットにより処理される重ね合わせ信号の時間線図である。
【図１２】本発明の第２の実施態様による評価ユニットのブロック回路図である。
【図１３】図１２に示す本発明の第２の実施態様の評価ユニットにより処理される回転速度信号および重ね合わせ信号の時間線図である。
【符号の説明】
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ 車輪ユニット
１４ａ、ｂ、ｃ、ｄ ブレーキ装置（車輪ブレーキ）
１６ａ、ｂ、ｃ、ｄ 車輪ブレーキ操作ライン
１８ａ、ｂ、ｃ、ｄ ライン
１０１ 離散形ロータ（歯付リム、磁気車、伝送車）
１０２ 回転速度センサ
１０２ａ、ｂ、ｃ、ｄ 回転速度センサ／ブレーキライニング摩耗センサ
１０３ 制御装置
１０４ ブレーキライニング摩耗測定装置
１０５ａ、ｂ、ｃ、ｄ 伝送ライン
１１０ 指示器
５０１、５０１ａ センサユニット
５０３、５０３ａ 評価ユニット
１０２１、１０２１ａ、１０２１１、１０２１２ センサ要素
１０２１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、１０３１ａ、ｂ、ｃ、ｄ 差込コネクタ
１０２１Ａ、Ｂ センサユニット
１０２２、１０２３ 電源
１０３６ 入力回路
１０３７ 評価回路
１０４１ ライニング摩耗検出作動スイッチ
５０１１、５０１１ａ シフトレジスタ
５０１２、５０１２ａ 第１のサイクル発生器（発振器）
５０１３ 論理ＡＮＤゲート
５０１４ カウンタ
５０２１ 重ね合わせユニット（論理ＡＮＤゲート）
５０３１、５１０１ 比較器
５０３２ カウンタ
５０３３、５０３５ 論理ＡＮＤゲート
５０３４ 回転速度評価ユニット
５０３６ サイクル発生器
５０３７ シフトレジスタ
５０３８ 分割器
５０４０ パルス幅測定ユニット
５１０２ 過大空隙検出ユニット
５２０１ 回転方向検出ユニット
ＢＢＶ ブレーキライニング摩耗信号（ディジタル信号）
ＤＦ 回転速度信号（アナログ信号）
ＤＲ 回転方向信号（ディジタル信号）
ＤＷ データワード（ディジタル信号）
Ｉ 重ね合わせ信号
Ｋ１、Ｋ２ 比較器
ＬＳ 過大空隙検出ディジタル信号（ディジタル信号）
Ｒｅｆ 基準値
Ｕ_B1、Ｕ_B2 ブリッジ電圧
Ｕ_B、Ｕ_H ブリッジ電圧しきい値
ΔＵ_B ブリッジ電圧差

Claims (8)

1. 重ね合わせ信号（Ｉ）を形成するために、周期的に２つの所定レベルを有しかつ周期（Ｔ）によって情報を表すアナログ信号（ＤＦ）と、情報をディジタルデータワードの形で表わすディジタル信号（ＤＷ）と、を重ね合わせる情報の重ね合わせ方法において、
   ディジタルデータワードがビット列から構成され、ビットはディジタル情報を表わす所定時間長さの２つのレベル（ハイ、ロー）を有し、この所定レベル（ハイ、ロー）が２つの異なる電流値または電圧値により形成されかつビットの時間長さが第１のサイクル発生器（５０１２、５０１２ａ）により第１のサイクルとして与えられること、および
   前記ディジタルデータワードが、アナログ信号（ＤＦ）の前記２つの所定レベルの一方にのみ重ね合わされ、アナログ信号（ＤＦ）の前記２つの所定レベルの他方には一定の所定レベルを有する一定の所定数のビットが与えられること、
   を特徴とする情報の重ね合わせ方法。
2. アナログ信号（ＤＦ）の前記所定レベルが２つの異なる電流値または電圧値により形成され、アナログ信号（ＤＦ）が前記所定レベルの一方を有するときにのみディジタル信号（ＤＷ）がアナログ信号（ＤＦ）に重ね合わされることを特徴とする請求項１の方法。
3. データワード全体を形成するために、前記ディジタルデータワードの始めおよび終わりに一定の所定レベルを有する一定の所定数の開始ビットおよび停止ビットの少なくともいずれかが与えられることを特徴とする請求項１の方法。
4. 前記ディジタルデータワードの始めに一定の所定レベルを有する一定の所定数の同期ビットが与えられることを特徴とする請求項１または３の方法。
5. 重ね合わせ信号（Ｉ）が評価ユニット（５０３、５０３ａ）に供給され、ビットが第２のサイクル発生器（５０３６、５０３８）により与えられる第２のサイクルで走査され、この第２のサイクルが一定の所定レベルを有する一定の所定数の同期ビットの関数として設定されることを特徴とする請求項１の方法。
6. 前記ディジタルデータワードを形成するためにディジタル情報（ＢＢＷ、ＬＳ、ＤＲ）がシフトレジスタ（５０１１）内に読み込まれ、読み込まれたディジタル情報がアナログ信号（ＤＦ）と同期して順次に読み取られることを特徴とする請求項１の方法。
7. 自動車において使用され、アナログ信号が、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンおよび電動機として形成された車両エンジンの回転速度および車両伝動装置と作動結合された軸の回転速度、またはいずれかの回転速度を表わすことを特徴とする請求項１の方法。
8. 前記ディジタルデータワードが、
   少なくとも１つの車輪ブレーキにおけるブレーキライニング摩耗に関する情報（ＢＢＶ）、
   回転運動の方向に関する情報（ＤＲ）、
   アナログ信号（ＤＦ）を測定する手段の状態に関する情報（ＬＳ）、
   のうち少なくとも１つの情報を含むことを特徴とする請求項１の方法。

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