【手続補正書】
【提出日】平成20年10月7日(2008.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材の一部にこの回転部材と同心に支持された、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、その検出部をこの被検出面に対向させた状態で回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号を変化させるセンサと、このセンサの出力信号若しくはこの出力信号に基づいて得られる処理信号にフィルタリング処理を施すフィルタ回路と、このフィルタ回路によりフィルタリング処理を施された上記出力信号若しくは上記処理信号に基づいて、上記回転部材の変位量を算出する演算器とを備え、上記フィルタ回路は、上記出力信号若しくは上記処理信号の変動のうち、上記被検出面の円周方向に亙る特性変化に関する誤差に基づく、誤差成分を消去するものであり、上記演算器は、上記フィルタ回路を通過した、上記出力信号若しくは上記処理信号が変化するパターンに基づいて、上記相対変位量を算出する機能を有するものである回転部材の変位測定装置。
【請求項２】
回転部材は、転がり軸受ユニットの回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪に結合固定されてこの回転側軌道輪と共に回転する部材であり、
上記転がり軸受ユニットは、使用状態で回転する上記回転側軌道輪と、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、これら回転側軌道輪と静止側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、演算器は、上記回転側軌道輪と上記静止側軌道輪との相対変位量を算出する、請求項１に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項３】
静止側軌道輪と回転側軌道輪との相対変位量を、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する荷重を求める為に使用する、請求項２に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項４】
エンコーダの被検出面の特性が円周方向に関して変化するピッチ若しくは位相が、検出すべき変位の方向に対応して、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している、請求項２〜３のうちの何れか１項に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項５】
エンコーダの被検出面に、互いに異なる特性を有する第一被検出部と第二被検出部とが円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置されており、これら両被検出部の円周方向に関する幅のうち、第一被検出部の幅は上記被検出面の幅方向の片側程広く、第二被検出部の幅はこの被検出面の幅方向の他側程広く、センサの出力信号は、第一被検出部と第二被検出部との円周方向に関する幅の差に対応して周期若しくは振幅に関する値を変化させる、パルス状信号若しくは正弦波状信号であり、フィルタ回路は、上記周期若しくは振幅に関する比に対してフィルタリング処理を施し、演算器は、このフィルタ回路を通過した、この周期若しくは振幅に関する比を表す信号に基づいて相対変位量を求める、請求項４に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項６】
エンコーダの被検出面に、それぞれが他の部分とは特性が異なる１対の個性化部分より成る複数の被検出用組み合わせ部を、円周方向に亙り等間隔で配置しており、これら各被検出用組み合わせ部を構成する１対ずつの個性化部分同士の円周方向に関する間隔は、総ての被検出用組み合わせ部で、上記被検出面の幅方向に関して同じ方向に連続的に変化しており、センサの出力信号の変化の位相は、このセンサの検出部が対向する、上記エンコーダの被検出面の幅方向位置に対応して変化するものであり、フィルタ回路は、上記変化の位相に対してフィルタリング処理を施し、演算器は、このフィルタ回路を通過した、この変化の位相を表す信号に基づいて相対変位量を求める、請求項４に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項７】
エンコーダの被検出面の幅方向に離隔した位置にそれぞれの検出部を位置させた状態で設置された１対のセンサを備え、この被検出面のうちで、少なくとも一方のセンサの検出部が対向する部分は、円周方向に関して特性が変化する境界が、上記幅方向に対し傾斜しており、上記少なくとも一方のセンサの出力信号の変化の位相は、当該センサの検出部が対向する、上記エンコーダの被検出面の幅方向位置に対応して変化するものであり、フィルタ回路は、上記変化の位相に対してフィルタリング処理を施し、演算器は、このフィルタ回路を通過した、この変化の位相を表す信号に基づいて相対変位量を求める、請求項４に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項８】
複数のエンコーダとこれら各エンコーダの被検出面にそれぞれの検出部を対向させた複数個のセンサとを備え、これら各エンコーダの被検出面の特性は、円周方向に関して交互に、これら各エンコーダ同士の間で同じピッチで変化しており、このうちの少なくとも１個のエンコーダの被検出面の特性が円周方向に関して変化する位相が、検出すべき変位の方向に対応して、当該被検出面の幅方向に関して連続的に変化しており、フィルタ回路は、上記複数個のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差を表す信号に対してフィルタリング処理を施し、演算器は、このフィルタ回路を通過した、上記各センサの出力信号同士の間に存在する位相差を表す信号に基づいて相対変位量を求める、請求項４に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項９】
それぞれが被検出面を有する複数のエンコーダが一体化されたものである、請求項８に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項１０】
フィルタ回路が適応フィルタである、請求項１〜９のうちの何れか１項に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項１１】
適応フィルタが、ＬＭＳアルゴリズムを用いる適応フィルタである、請求項１０に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項１２】
適応フィルタが、同期式ＬＭＳアルゴリズムを用いる適応フィルタである、請求項１０に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項１３】
適応フィルタが、ＬＭＳアルゴリズム又は同期式ＬＭＳアルゴリズムにより作動するものであり、この適応フィルタのステップサイズパラメータを変化させる、請求項１１〜１２のうちの何れか１項に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項１４】
適応フィルタによるフィルタリング処理を開始する際に、この適応フィルタに最初に入力される出力信号若しくは処理信号により表されるデータを、この適応フィルタのフィルタ係数の初期値とする、請求項１１〜１３のうちの何れか１項に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項１５】
フィルタ回路に、ローパスフィルタとノッチフィルタとのうちの少なくとも何れか一方のフィルタを含む、請求項１〜１４のうちの何れか１項に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項１６】
適応フィルタと、ローパスフィルタとノッチフィルタとのうちの少なくとも何れか一方のフィルタとを互いに直列に、且つ、上記適応フィルタをこのローパスフィルタとノッチフィルタのうちの少なくとも何れか一方のフィルタよりも前段に配置した状態で設けた、請求項１０〜１５のうちの何れか１項に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項１７】
ローパスフィルタとノッチフィルタのうちの少なくとも何れか一方のフィルタのカットオフ周波数が、回転部材の回転速度に応じて変化する、請求項１５〜１６のうちの何れか１項に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項１８】
転がり軸受ユニットが、静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する１対の周面に、それぞれ複列の静止側軌道面と回転側軌道面とを設けた複列転がり軸受ユニットである、請求項２に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項１９】
転がり軸受ユニットが車輪支持用転がり軸受ユニットであって、使用状態で、静止側軌道輪である外輪が懸架装置に支持固定され、回転側軌道輪であるハブが車輪を支持固定してこの車輪と共に回転するものであり、上記外輪の内周面に存在する、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道と、上記ハブの外周面に存在する、それぞれが回転側軌道である複列の内輪軌道との間に転動体が、各列毎に複数個ずつ設けられており、上記ハブの軸方向外端部に車輪を支持固定する為のフランジが設けられている、請求項１８に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項２０】
エンコーダが、回転側軌道輪の一部で複列の回転側軌道面同士の間部分に、この回転側軌道輪と同心に支持固定されている、請求項１８〜１９のうちの何れか１項に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項２１】
エンコーダが、回転側軌道輪の端部に、この回転側軌道輪と同心に支持固定されている、請求項１８〜１９のうちの何れか１項に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項２２】
回転側軌道輪と共に回転する部材が、ハブに結合固定された状態でディスクブレーキを構成するディスクロータであり、このディスクロータの外周面を被検出面としている、請求項１９に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項２３】
回転側軌道輪と共に回転する部材が、ハブに結合固定された等速ジョイントであって、この等速ジョイントの一部外周面を被検出面としている、請求項１９に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項２４】
転がり軸受ユニットが工作機械の主軸をハウジングに回転自在に支持する為のものであり、使用状態で、静止側軌道輪である外輪がこのハウジング若しくはこのハウジングに固定された部分に内嵌固定され、回転側軌道輪である内輪が上記主軸若しくはこの主軸と共に回転する部分に外嵌固定される、請求項２に記載した回転部材の変位測定装置。
【請求項２５】
回転部材の一部にこの回転部材と同心に支持された、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、その検出部をこの被検出面に対向させた状態で回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号を変化させるセンサと、このセンサの出力信号若しくはこの出力信号に基づいて得られる処理信号にフィルタリング処理を施すフィルタ回路と、このフィルタ回路によりフィルタリング処理を施された上記出力信号若しくは上記処理信号に基づいて、上記回転部材に加わる荷重を算出する演算器とを備え、上記フィルタ回路は、上記出力信号若しくは上記処理信号の変動のうち、上記被検出面の円周方向に亙る特性変化に関する誤差に基づく、誤差成分を消去するものであり、上記演算器は、上記フィルタ回路を通過した、上記出力信号若しくは上記処理信号が変化するパターンに基づいて、上記荷重を算出する機能を有するものである回転部材の荷重測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記回転部材は、例えば請求項２に記載した様に、転がり軸受ユニットの回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪に結合固定されてこの回転側軌道輪と共に回転する部材とする。尚、上記転がり軸受ユニットは、使用状態で回転する上記回転側軌道輪と、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、これら回転側軌道輪と静止側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に設けられた複数個の転動体とを備えたものである。
又、請求項３に記載した様に、上記回転側軌道輪と静止側軌道輪との相対変位量を、これら回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に作用する荷重を求める為に使用する。
又、上記エンコーダの被検出面の特性が円周方向に関して変化するピッチ若しくは位相は、例えば請求項４に記載した様に、検出すべき変位の方向に対応して（検出すべき変位に伴って上記被検出面が変位する方向に）、この被検出面の幅方向に関して連続的に変化させる。要するに、上記エンコーダは、この被検出面の幅方向と上記検出すべき変位に対応してこのエンコーダが変位する方向とが一致する状態で、上記回転部材に組み付ける。  尚、回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に作用する荷重を求める為には、必ずしもこれら回転側軌道輪と静止側軌道輪との相対変位量を求める必要はない。即ち、請求項２５に記載した様に、演算器に、センサの出力信号若しくはこの出力信号に基づいて得られる処理信号に基づいて、上記回転部材に加わる荷重を直接（上記相対変位量を求める過程を経る事なく）算出する機能を持たせる事もできる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
又、請求項１３に記載した様に、ＬＭＳ適応フィルタのステップサイズパラメータμを変化させ、一定時間経過後はこのステップサイズパラメータμを小さな値にすれば、位相遅れも極く小さく抑えられる。しかも、誤差である回転ｎ次成分と同一の周波数で、検出すべき変位（荷重）の変動が過渡的に生じた場合でも、上記ステップサイズパラメータμを小さくしておけば、変位（荷重）の変動を検出する事が可能になる。この理由は、上記適応フィルタは、センサの出力信号を演算器に送る為の主信号経路に対して並列的に設置され、誤差を除去する為の処理は引き算で行なう為、結果として誤差成分と検出すべき成分とが同一周波数になっても処理できる為である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
上述の様な請求項１１〜１３に記載した発明を実施する場合に、更に好ましくは、請求項１４に記載した様に、適応フィルタによるフィルタリング処理を開始する際に、この適応フィルタに最初に入力される出力信号若しくは処理信号により表されるデータを、この適応フィルタのフィルタ係数の初期値とする。
即ち、適応フィルタにより回転ｎ次の変動成分を除去する為の補正演算を開始する際に、この適応フィルタに最初に入力される出力信号若しくは処理信号により表されるデータは、上記変動成分の影響（ノイズ）を除けば、このデータ（平均ＤＣレベル）とほぼ等価であると仮定できる。勿論、上記最初に入力されるデータそのものは、上記ノイズを含んでいるので、上記平均ＤＣレベルと厳密には等しくないが、上記適応フィルタの収束性を改善する目的に使用する事を考慮した場合には、上記の様な仮定をする事は特に問題ない。即ち、上記最初に入力されたデータを、総てのフィルタ係数にその初期値として入力すれば、最終的に収束するフィルタ係数と近い値になる（最終的に収束するフィルタ係数との差が上記変動成分だけになる）。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
又、本発明を実施する場合に、例えば請求項１５に記載した様に、フィルタ回路に、ローパスフィルタとノッチフィルタとのうちの少なくとも何れか一方のフィルタを含ませる事もできる。
例えば、転がり軸受ユニットの構成部材の形状誤差、寸法誤差、組み付け誤差等、この転がり軸受ユニット部分に起因する誤差以外の、外乱による誤差成分は、当然に、回転側軌道輪の回転に非同期な誤差成分となる。例えば、電気的なノイズや磁束ノイズ、路面振動によるセンサ振動等がこれに当たる。通常の場合、これらの回転に非同期な誤差成分は比較的高い周波数になるので、ローパスフィルタにより、応答遅れを問題ない程度に抑えて除去できる。この場合に使用するローパスフィルタは、回転次数追従型のフィルタでも良いし、周波数固定型のフィルタでも良い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
又、請求項１０〜１５に記載した発明を実施する場合に、請求項１６に記載した様に、適応フィルタと、ローパスフィルタとノッチフィルタとのうちの少なくとも何れか一方のフィルタとを互いに直列に設ける事もできる。この場合に、上記適応フィルタを、このローパスフィルタとノッチフィルタのうちの少なくとも何れか一方のフィルタよりも前段に配置する。
この様に、適応フィルタと、ローパスフィルタとノッチフィルタとのうちの少なくとも何れか一方のフィルタとを互いに直列に配置する事で、センサの検出信号に関して混入する誤差成分を、広範囲に亙って良好に除去できる。又、適応フィルタを他のフィルタの前段側に配置するので、この他のフィルタを使用する事により、この適応フィルタのフィルタ係数が収束するまでに要する時間が長くなる事もない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
又、上述した請求項１５〜１６に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項１７に記載した様に、ローパスフィルタとノッチフィルタのうちの少なくとも何れか一方のフィルタのカットオフ周波数を、回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪に結合固定されてこの回転側軌道輪と共に回転する部材等の、回転部材の回転速度に応じて変化させる。  この様に構成すれば、この回転部材の回転速度の変化に拘らず、エンコーダの組み付け不良に基づく被検出面の振れ回りや、この被検出面の特性変化のピッチ誤差等に拘らず、上記回転部材の変位量、延てはこの回転部材に加わる荷重を正確に求められる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
又、請求項２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項１８に記載した様に、転がり軸受ユニットを、静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する１対の周面に、それぞれ複列の静止側軌道面と回転側軌道面とを設けた複列転がり軸受ユニットとする。
この様な複列転がり軸受ユニットは、複列に配置された転動体に逆方向の（背面組み合わせ型或いは正面組み合わせ型）の接触角を付与する事により、十分な剛性を得られ、又、静止側軌道輪と回転側軌道輪とが、これら両軌道輪同士の間に作用する荷重の方向に、この荷重の大きさに応じた量だけ変位する。従って、請求項２に記載した発明を複列転がり軸受ユニットに関して実施すれば、荷重の方向及び大きさを適切に測定できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
又、上述の様な請求項１８に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項１９に記載した様に、転がり軸受ユニットを車輪支持用転がり軸受ユニットとする。そして、使用状態で、静止側軌道輪である外輪を懸架装置に支持固定し、回転側軌道輪であるハブを車輪を支持固定してこの車輪と共に回転させる。又、上記外輪の内周面に存在する、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道と、上記ハブの外周面に存在する、それぞれが回転側軌道である複列の内輪軌道との間に転動体を、各列毎に複数個ずつ設ける。更に、上記ハブの軸方向外端部に車輪を支持固定する為のフランジを設ける。
上述の様に構成すれば、車輪に加わる荷重を算出して、走行安定性確保の為の制御に利用できる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
又、上述の請求項１８〜１９に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項２０に記載した様に、エンコーダを、回転側軌道輪の一部で複列の回転側軌道面同士の間部分に、この回転側軌道輪と同心に支持固定する。
或いは、請求項２１に記載した様に、エンコーダを、回転側軌道輪の端部に、この回転側軌道輪と同心に支持固定する。
何れの構造を採用するかは、複列転がり軸受ユニットの内部スペース等を考慮して、設計的に定める。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
又、請求項１９に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項２２に記載した様に、回転側軌道輪と共に回転する部材を、ハブに結合固定された状態でディスクブレーキを構成するディスクロータとする。そして、このディスクロータの外周面を被検出面とする。この場合に、このディスクロータの外周面自体を被検出面としても、このディスクロータの外周面にエンコーダを外嵌固定しても良い。
或いは、請求項２３に記載した様に、回転側軌道輪と共に回転する部材を、ハブに結合固定された等速ジョイントとする。そして、この等速ジョイントの一部外周面を被検出面とする。この場合も、この等速ジョイントの外周面自体を被検出面としても、この等速ジョイントの外周面にエンコーダを外嵌固定しても良い。
何れの場合でも、上記被検出面及びこの被検出面に対向するセンサを、複列転がり軸受ユニット外の、広い空間部分に設置できる。この為、小型の複列転がり軸受ユニットで、内部に上記被検出面及びセンサを設置可能な空間が存在しない場合でも、この複列転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
又、本発明を実施する場合に、例えば請求項２４に記載した様に、転がり軸受ユニットを、工作機械の主軸をハウジングに回転自在に支持する為のものとし、使用状態で、静止側軌道輪である外輪をこのハウジング若しくはこのハウジングに固定された部分に内嵌固定し、回転側軌道輪である内輪を上記主軸若しくはこの主軸と共に回転する部分に外嵌固定する事もできる。
この様に構成すれば、上記主軸に加わる荷重を測定して、この主軸に支持した工具の送り速度を適正に制御できる。
尚、請求項２、４〜２４に記載した好ましい実施の形態が、請求項２５に記載した様な、演算器に、センサの出力信号若しくはこの出力信号に基づいて得られる処理信号に基づいて、回転部材に加わる荷重を直接算出する機能を持たせる構造にも適用できる事は勿論である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図１〜７は、請求項１〜５、１０、１２、１３、１８、１９、２１、２５に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例の変位測定装置付（或は荷重測定装置付）転がり軸受ユニットは、車輪支持用転がり軸受ユニット１と、回転速度検出装置としての機能を兼ね備えた、変位測定装置２（又は荷重測定装置）とを備える。
このうちの車輪支持用転がり軸受ユニット１は、図１に示す様に、外輪３と、ハブ４と、複数の転動体５、５とを備える。このうちの外輪３は、使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪であって、内周面に複列の外輪軌道６、６を、外周面にこの懸架装置に結合する為の外向フランジ状の取付部７を、それぞれ有する。又、上記ハブ４は、使用状態で車輪を支持固定してこの車輪と共に回転する回転側軌道輪であって、ハブ本体８と内輪９とを組み合わせ固定して成る。この様なハブ４は、外周面の軸方向外端部（懸架装置への組み付け状態で車体の幅方向外側となる端部）に車輪を支持固定する為のフランジ１０を、軸方向中間部及び内輪９の外周面に複列の内輪軌道１１、１１を、それぞれ設けている。上記各転動体５、５は、これら各内輪軌道１１、１１と上記各外輪軌道６、６との間にそれぞれ複数個ずつ、予圧を付与した状態で転動自在に設けて、上記外輪３の内径側に上記ハブ４を、この外輪３と同心に回転自在に支持している。尚、図示の例では、転動体として玉を使用しているが、重量の嵩む車両の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、各転動体として円すいころを使用する場合もある。転動体として玉を使用した構造の方が、同じく円すいころを使用した構造に比べて外輪とハブとの変位量を多くできるが、転動体として円すいころを使用した構造の場合にも、変位量は小さいものの変位はする為、本発明の対象となり得る。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
尚、演算を開始する際に最初に用いるフィルタ係数ｗk は、零を代入しておいても、動き始めれば自己適応していくので差し支えはないが、予め望ましいフィルタ特性を求めてその値を代入しておいても良い。或いは、前回の処理で最後に使用したフィルタ係数を、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段に記憶しておき、再始動時に使用しても良い。更には、請求項１４に記載した発明の様に、最初に入力される信号により表されるデータを、上記フィルタ係数の初期値とする事もできる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
上述の様に、前記センサ１３の出力信号ｄから、前記適応フィルタ３２が算出したキャンセル信号ｙを差し引く事で、前記実際の変位量ｄd を表す修正信号ｅを求められる。そして、この様にして求めた修正信号ｅに基づいて、前記外輪３の中心軸と前記ハブ４の中心軸との径方向に関する変位量、更には、これら外輪３とハブ４との間に作用するラジアル荷重を正確に求められる。尚、実際の場合には、上記センサ１３の出力信号ｄ中には、前記ピッチ誤差に基づく、上記センサ１３の振れ回りに基づく変動よりも周期が短い第二の変動が存在する。そこで、この第二の変動を平均化する為の平均化フィルタ等のローパスフィルタを、上記適応フィルタ３２の前又は後に（好ましくは、請求項１６に記載した発明の様に後に）設けて、上記第二の変動に拘らず、上記変位量、更にはラジアル荷重を正確に求められる様にする。高周波の変動を抑える為の、平均化フィルタ等のローパスフィルタの構造及び作用に関しては、従来から周知である為、詳しい説明は省略する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
図７の（Ａ）は、請求項１〜５、２５に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、円輪状のエンコーダ１２ａの径方向中間部に透孔２１、２１を、円周方向に関して等間隔に形成している。本実施例の場合にこれら各透孔２１、２１は、上記エンコーダ１２ａの径方向外方に向かう程円周方向に関する幅が狭くなる逆扇形（若しくは倒立台形）としている。そして、円周方向に隣り合う透孔２１、２１同士の間部分２２、２２を、径方向外方に向かう程円周方向に関する幅が広くなる扇形（若しくは台形）としている。従って本実施例の場合には、上記各間部分２２、２２が請求項５に記載した第一被検出部となり、上記各透孔２１、２１部分が同じく第二被検出部となる。上述の場合とは逆に、図７の（Ｂ）に示す様に、透孔２１ａ、２１ａの幅を径方向外方に向かう程大きくし、間部分２２ａ、２２ａの幅を径方向外方に向かう程小さくする事もできる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
図８は、請求項１〜５、１８〜２０、２５に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、ハブ４ａの軸方向中間部で複列に配置された転動体５、５同士の間にエンコーダ１２ｂを外嵌固定している。このエンコーダ１２ｂは、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成した支持板１４ａを備える。そして、この支持板１４ａの円輪部２３の軸方向片側面に、前述の図２、３に示す様な永久磁石製のエンコーダ本体１５を添着するか、上記円輪部２３に前述の図７に示す様な透孔２１、２１ａ若しくは凹孔を形成する事で、この円輪部２３自体にエンコーダとしての機能を持たせる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
図９〜１１は、請求項１〜４、６、２５に対応する、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合には、被検出面であるエンコーダ１２ｃの軸方向側面に複数の被検出用組み合わせ部２４、２４を、円周方向に亙り等間隔で配置している。これら各被検出用組み合わせ部２４、２４は、それぞれが他の部分とは特性が異なる１対の個性化部分２５、２５により構成している。この様な各個性化部分２５、２５としては、図９の（Ａ）に示す様なスリット状の長孔、同じく（Ｂ）に示す様な凹孔、同じく（Ｃ）に示す様な土手状の凸部を採用可能である。上記各個性化部分２５、２５が何れのものであっても、上記各被検出用組み合わせ部２４、２４を構成する１対ずつの個性化部分２５、２５同士の円周方向に関する間隔は、総ての被検出用組み合わせ部２４、２４で、径方向に関して同じ方向に連続的に変化させる。図示の例では、各被検出用組み合わせ部２４、２４を構成する１対ずつの個性化部分２５、２５同士の円周方向に関する間隔が、上記エンコーダ１２ｃの径方向外側程大きくなり、円周方向に隣り合う各被検出用組み合わせ部２４、２４を構成する個性化部分２５、２５同士の円周方向に関する間隔が、上記エンコーダ１２ｃの径方向外側程小さくなる方向に傾斜している。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
図１２〜１４は、請求項１〜５、１８〜２０、２５に対応する、本発明の実施例５を示している。本実施例の場合には、ハブ４ａの軸方向中間部で複列に配置された転動体５、５同士の間部分に、エンコーダ１２ｄを外嵌固定している。このエンコーダ１２ｄは、図１３の（Ａ）に示す様な帯状の素材を丸める事により、図１３の（Ｂ）に示す様に構成したもので、円筒状の支持板１４ｂの外周面に同じく円筒状のエンコーダ本体１５ａを、全周に亙って添着固定して成る。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
図１５は、請求項１〜５、１８、１９、２１、２５に対応する、本発明の実施例６を示している。本実施例の場合には、ハブ４ａの軸方向内端部にエンコーダ１２ｅを外嵌固定している。このエンコーダ１２ｅは、支持板１４ｃを備える。そして、この支持板１４ｃの円筒部２６の内周面に、その内周面にＮ極とＳ極とを、それぞれ扇形若しくは台形の範囲に着磁した状態で交互に配置した永久磁石製のエンコーダ本体を添着するか、上記円筒部２６に扇形若しくは台形の透孔を形成する事で、この円筒部２６自体にエンコーダとしての機能を持たせる。そして、外輪３の内端開口部に固定したカバー１８ａに支持固定したセンサ１３ｃの検出部を、被検出面である上記エンコーダ１２ｅの内周面に近接対向させている。
この様な本実施例の場合も、上記センサ１３ｃの出力信号の変化のパターンを観察する事で、上記外輪３と上記ハブ４ａとの間の軸方向変位量及びこれら外輪３とハブ４ａとの間に作用するアキシアル荷重の大きさを求める事ができる。適応フィルタにより、取付け誤差等に伴う上記センサ１３ｃの出力信号の変動を除去する点に関しては、前述した実施例１〜４と同様である。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
図１６は、請求項１〜４、６、２５に対応する、本発明の実施例７を示している。本実施例は、前述の図９〜１１に示した実施例４の構造を、アキシアル荷重の大きさを求める為に適用したものである。即ち、本実施例の場合には、被検出面である円筒状のエンコーダ１２ｆの外周面（又は内周面）に、複数の被検出用組み合わせ部２４、２４を、円周方向に亙り等間隔で配置している。これら各被検出用組み合わせ部２４、２４は、それぞれが他の部分とは特性が異なる１対の個性化部分２５、２５により構成している。この様な各個性化部分２５、２５として本実施例の場合には、スリット状の長孔を採用している。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
図１７〜１９は、請求項１〜５、１８〜２０、２５に対応する、本発明の実施例８を示している。本実施例は、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニット１ａで本発明を実施する場合に就いて示している。又、重量の嵩む車両に組み込む事を考慮して、転動体５ａ、５ａとして円すいころを使用している。この様な本実施例の場合、ハブ４ｂの軸方向中間部で複列の内輪軌道１１ａ、１１ａ同士の間部分に、図１８に示す様なエンコーダ１２ｇを外嵌固定している。このエンコーダ１２ｇは、磁性金属材により全体を円環状とされたもので、外周面に、第一被検出部である凸部２７、２７と、第二被検出部である凹部２８、２８とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で形成している。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
図２０〜２４は、請求項１〜４、７〜９、１８〜２０、２５に対応する、本発明の実施例９を示している。本実施例の場合には、前述の図１２〜１４に示した実施例５と同様に、ハブ４ａの中間部に、永久磁石製のエンコーダ１２ｈを外嵌固定している。被検出面である、このエンコーダ１２ｈの外周面には、第一被検出部に相当するＮ極に着磁した部分と、第二被検出部に相当するＳ極に着磁した部分とが、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置されている。特に、本実施例の場合には、上記第一、第二両被検出部に対応する、Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との境界を、上記エンコーダ１２ｈの軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、このエンコーダ１２ｈの軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した（又は凹んだ）、「く」字形となっている。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
図２５〜２８は、請求項１〜４、７〜９、１８〜２０、２５に対応する、本発明の実施例１０を示している。本実施例の場合には、ハブ４ａの中間部に、磁性金属板製のエンコーダ１２ｉを外嵌固定している。被検出面である、このエンコーダ１２ｉの外周面には、第一被検出部に相当するスリット状の透孔２９ａ、２９ｂと、第二被検出部に相当する柱部３０ａ、３０ｂとが、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置されている。尚、円周方向に隣り合う透孔２９ａ、２９ｂ同士、或は柱部３０ａ、３０ｂ同士のピッチは互いに等しいが、各透孔２９ａ、２９ｂの円周方向に関する幅と、各柱部３０ａ、３０ｂの円周方向に関する幅とが等しい必要はない。特に、本実施例の場合には、上記第一被検出部に対応する上記各透孔２９ａ、２９ｂと、第二被検出部に対応する上記各柱部３０ａ、３０ｂとを、上記エンコーダ１２ｉの軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、このエンコーダ１２ｉの軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。即ち、本実施例のエンコーダ１２ｉは、軸方向片半部に、上記軸方向に対し所定方向に同じだけ傾斜した透孔２９ａ、２９ａを形成すると共に、軸方向他半部に、この所定方向と逆方向に同じ角度だけ傾斜した透孔２９ｂ、２９ｂを形成している。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
図２９は、請求項１〜５、７〜９、２５に対応する、本発明の実施例１１を示している。本実施例の場合には、アキシアル方向の変位とラジアル方向の変位との両方の変位（アキシアル荷重とラジアル荷重との両方の荷重）を求める構造に関して本発明を実施する場合に就いて示している。上記両方の変位を求める為に本実施例の場合には、ラジアル方向の変位を求める為のエンコーダ１２ｊの軸方向片側面に存在する円輪状の被検出面に、それぞれがこのエンコーダ１２ｊの径方向に対し一方向に傾斜した、突条、透孔、凹孔、磁極等の被検出用特性部３３、３３を設けている。又、アキシアル方向の変位を測定する為のエンコーダ１２ｋの外周面に存在する円筒状の被検出面の軸方向片半部｛図２９の（Ｂ）の左半部｝に、それぞれが軸方向に傾斜した第二被検出用特性部３４、３４を設けている。これに対して、上記エンコーダ１２ｋの被検出面の軸方向他半部｛図２９の（Ｂ）の右半部｝に、それぞれがこのエンコーダ１２ｋの軸方向に対し平行な、第三被検出用特性部３５、３５を設けている。これら各被検出用特性部３３〜３５のピッチは、互いに等しい。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
図３０は、請求項１〜５、７〜９、２５に対応する、本発明の実施例１２を示している。本実施例の場合には、磁性金属板製のエンコーダ１２ｉの外周面に、３個のセンサ１３ｇ〜１３ｉの検出部をラジアル方向に対向させるのみで、アキシアル方向の変位（荷重）だけでなく、ラジアル方向の変位（荷重）も求められる様にしている。即ち、前述の図２５〜２８に示した実施例１０の構造にセンサを１個加える事により、静止側軌道輪である外輪３と、回転側軌道輪であるハブ４ａ（図２５参照）との間のアキシアル方向の変位（荷重）だけでなく、ラジアル方向の変位（荷重）を測定可能にしている。このラジアル方向の変位（荷重）を測定可能にする点以外の構成及び作用は、上記実施例１０の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。尚、上記３個のセンサ１３ｇ〜１３ｉのうちの２個のセンサ１３ｇ、１３ｈが、上記実施例１０の構造に組み込まれた１対のセンサ１３ｆ、１３ｆに対応する。又、エンコーダ１２ｉの構造に就いては、上記実施例１０の構造と同じである。  
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
図３１は、請求項１〜５、７〜９、２５に対応する、本発明の実施例１３を示している。本実施例の場合には、上述した実施例１２の構造に加えて、第四のセンサであるセンサ１３ｊを設けている。そして、このセンサ１３ｊの検出部を、第三のセンサであるセンサ１３ｉの検出部と同様に、エンコーダ１２ｉのうちで、透孔２９ａ、２９ａと柱部３０ａ、３０ａとを交互に設けた部分に対向させている。上記第四のセンサであるセンサ１３ｊの検出部が上記エンコーダ１２ｉの外周面に対向する位置は、外輪３とハブ４ａ（図２５参照）との中立状態で、上記エンコーダ１２ｉの回転方向に関しては、センサ１３ｇが対向している部分から９０度、上記第三のセンサであるセンサ１３ｉとは１８０度反対側にずれた位置としている。又、上記エンコーダ１２ｉの軸方向に関しては、上記両センサ１３ｇ、１３ｉが対向している部分と同じ位置としている。本実施例の場合、この様な構成を採用する事により、ｘ、ｙ、ｚの３方向の変位を求め、更にこれら３方向の変位から、これら３方向に加わる荷重を求められる様にしている。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
図３２〜３３は、請求項１〜５、１８、１９、２１、２５に対応する、本発明の実施例１４を示している。尚、本実施例の特徴は、エンコーダ１２ｍに形成した透孔２９ｃ、２９ｃの形状を工夫すると共に、１対のセンサ１３ｋ、１３ｍを、このエンコーダ１２ｍの直径方向反対側２個所位置に設けた点にある。変位測定装置を組み込む車輪支持用転がり軸受ユニット１の構造に関しては、例えば前述の図１５に示した実施例６の場合と同様であるから、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２９】
図３４〜３５は、請求項１〜４、１８、１９、２２、２５に対応する、本発明の実施例１５を示している。本実施例の場合も、例えば前述した各実施例を示す、図１、８、１２、１５、１７、２０、２５、３２、３３に示す様に、荷重測定装置を組み込む為の転がり軸受ユニットを、車輪支持用転がり軸受ユニットとしている。そして、静止側軌道輪である外輪を、使用状態で懸架装置に支持固定されるものとし、回転側軌道輪を、車輪を支持固定してこの車輪と共に回転するハブとしている。特に、本実施例の場合には、エンコーダ１２ｎを、回転側軌道輪であるハブと共に回転する部材である、ディスクロータ４０の外周縁部に設けている。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
図３６は、請求項１〜４、１８、１９、２３、２５に対応する、本発明の実施例１６を示している。本実施例の場合も、荷重測定装置を組み込む為の転がり軸受ユニットを、車輪支持用転がり軸受ユニットとしている。そして、静止側軌道輪である外輪３ａを、使用状態で懸架装置に支持固定されるものとし、回転側軌道輪を、車輪を支持固定してこの車輪と共に回転するハブ４ｂとしている。特に、本実施例の場合には、回転側軌道輪と共に回転する部材である、このハブ４ｂに結合固定された等速ジョイント４４の中間部外周面を、被検出面としている。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３６】
以上に述べた各実施例は、外輪とハブとの相対変位量を求めてから、これら外輪とハブとの間に加わる荷重を求める場合を中心に説明した。但し、前述の段落番号［００２２］の終段部分の記載から明らかな様に、センサの出力信号が変化するパターンと荷重との間には相関関係がある。従って、請求項２５に記載した様に、上記相対変位量を求めなくても、上記出力信号若しくはこの出力信号を処理する事により得られる処理信号に基づいて、上記荷重を直接求める事もできる。この場合でも、上記各実施例の処理は、この荷重を精度良く求める面から有効である。