JP2000272574A - 自転車用踏力検出装置 - Google Patents
自転車用踏力検出装置Info
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- JP2000272574A JP2000272574A JP11080941A JP8094199A JP2000272574A JP 2000272574 A JP2000272574 A JP 2000272574A JP 11080941 A JP11080941 A JP 11080941A JP 8094199 A JP8094199 A JP 8094199A JP 2000272574 A JP2000272574 A JP 2000272574A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】従来の踏力検出装置は遊星ギアやリンク機構を
使用していたため構造が複雑で重量も重かった。構造が
簡単で軽量な踏力検出装置を提供する。 【解決手段】車体の一部、例えばチェーンステー部２に
歪みセンサ６を取り付け踏力を検知するようにした。ま
た、ペダルの回転検出部を設け、ペダルの回転をしてい
ないときや歪みが減少から増加に変化する時点の歪みセ
ンサの信号レベルでは歪みセンサ信号増幅部の出力を基
準値とするような回路構成とした。
使用していたため構造が複雑で重量も重かった。構造が
簡単で軽量な踏力検出装置を提供する。 【解決手段】車体の一部、例えばチェーンステー部２に
歪みセンサ６を取り付け踏力を検知するようにした。ま
た、ペダルの回転検出部を設け、ペダルの回転をしてい
ないときや歪みが減少から増加に変化する時点の歪みセ
ンサの信号レベルでは歪みセンサ信号増幅部の出力を基
準値とするような回路構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動アシスト自転
車等で人がペダルを踏んだ力、踏力を検出するための装
置に関する。
車等で人がペダルを踏んだ力、踏力を検出するための装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動アシスト自転車は道路交通法により
モータ等の電動による補助力は人の踏力とある関係の比
率で補助できることが決まっている。このため電動アシ
スト自転車では人の踏力の検出が必要となる。
モータ等の電動による補助力は人の踏力とある関係の比
率で補助できることが決まっている。このため電動アシ
スト自転車では人の踏力の検出が必要となる。
【０００３】従来の踏力検出は、例えば特開平10−1576
85号に記載のように遊星ギア，ギア，リンク機構等の組
合せで構成されていた。
85号に記載のように遊星ギア，ギア，リンク機構等の組
合せで構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】遊星ギアやリンク機構
は機械部品であるので重量が重く、かつ装置の構造が複
雑化していた。
は機械部品であるので重量が重く、かつ装置の構造が複
雑化していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
ように遊星ギアやリンク機構等の機械部品を使用せず、
人がペダルを踏むことにより発生する自転車の車体、な
かでもチェーンステー部の歪みを歪みセンサで検出する
ようにした。また、人がペダルを回転し始める直前の歪
みセンサの出力を基準にしてペダルを回転しているとき
の歪みセンサの出力変化から踏力を求めるようにするこ
とにより、踏力以外の要因での歪みセンサの変化を踏力
と判断しないようにした。また、ペダル回転中でも歪み
の変化が減少から増加に変化する時点の歪みセンサの状
態を基準値にするようにして歪みセンサの特性の時間変
化にも考慮した。
ように遊星ギアやリンク機構等の機械部品を使用せず、
人がペダルを踏むことにより発生する自転車の車体、な
かでもチェーンステー部の歪みを歪みセンサで検出する
ようにした。また、人がペダルを回転し始める直前の歪
みセンサの出力を基準にしてペダルを回転しているとき
の歪みセンサの出力変化から踏力を求めるようにするこ
とにより、踏力以外の要因での歪みセンサの変化を踏力
と判断しないようにした。また、ペダル回転中でも歪み
の変化が減少から増加に変化する時点の歪みセンサの状
態を基準値にするようにして歪みセンサの特性の時間変
化にも考慮した。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図を用いて説明
する。
する。
【０００７】図１は本発明の自転車用踏力検出装置を取
り付けた自転車の後方斜視図、図２は踏力の測定原理を
説明するチェーンステー部上面図、図３は本発明の踏力
検出装置の特性例を示すグラフ、図４，図５は本発明の
回路構成を示す回路ブロック図である。
り付けた自転車の後方斜視図、図２は踏力の測定原理を
説明するチェーンステー部上面図、図３は本発明の踏力
検出装置の特性例を示すグラフ、図４，図５は本発明の
回路構成を示す回路ブロック図である。
【０００８】図１において、１は自転車本体、２は自転
車本体を構成する右側チェーンステー、２′は同じく左
側チェーンステー、３はペダル、４はクランク、５はチ
ェーン、６はチェーンステーに取り付けた歪みセンサで
ある。
車本体を構成する右側チェーンステー、２′は同じく左
側チェーンステー、３はペダル、４はクランク、５はチ
ェーン、６はチェーンステーに取り付けた歪みセンサで
ある。
【０００９】このような構成でペダルを踏んだときのチ
ェーンステーの変形は図２のようになる。
ェーンステーの変形は図２のようになる。
【００１０】図２（ａ）がペダルが踏まれていないとき
のチェーンステー部の構成を示す。図２において図１と
同じ部分は同じ番号を付けており、２，２′がチェーン
ステー、５がチェーン、６が歪みセンサである。７はペ
ダル３，３′を人が踏むことによりクランク４，４′と
一体で回転する大ギア（スプロケットホイール）、８は
後輪（図示せず）を前進方向にのみ回転させる小ギア
（フリーホイール）である。９は後輪の中心をなすハブ
である。１０は左右クランク４，４′と一体となったク
ランク軸（図示せず）が入ったクランク軸ハウジングで
ある。
のチェーンステー部の構成を示す。図２において図１と
同じ部分は同じ番号を付けており、２，２′がチェーン
ステー、５がチェーン、６が歪みセンサである。７はペ
ダル３，３′を人が踏むことによりクランク４，４′と
一体で回転する大ギア（スプロケットホイール）、８は
後輪（図示せず）を前進方向にのみ回転させる小ギア
（フリーホイール）である。９は後輪の中心をなすハブ
である。１０は左右クランク４，４′と一体となったク
ランク軸（図示せず）が入ったクランク軸ハウジングで
ある。
【００１１】この構成で、人がペダルを前進方向に踏む
と大ギア７が回転しようとする。この力はチェーン５に
より小ギア８に伝えられ後輪のハブ９に伝わり、後輪を
回転させることになる。このときチェーンには図２左側
の図の矢印方向に張力Ｔで引っ張られることになる。こ
の張力は人がペダルを踏む力に比例する。
と大ギア７が回転しようとする。この力はチェーン５に
より小ギア８に伝えられ後輪のハブ９に伝わり、後輪を
回転させることになる。このときチェーンには図２左側
の図の矢印方向に張力Ｔで引っ張られることになる。こ
の張力は人がペダルを踏む力に比例する。
【００１２】この張力によりチェーンステーは図２
（ｂ）の破線のように変形する。（この変形は分かり易
いよう誇張して書いており実際は図ほどの変形はしな
い。）この変形はチェーンステー２の表面に取り付けた
歪みセンサ６の信号レベルの変化となって現れる。
（ｂ）の破線のように変形する。（この変形は分かり易
いよう誇張して書いており実際は図ほどの変形はしな
い。）この変形はチェーンステー２の表面に取り付けた
歪みセンサ６の信号レベルの変化となって現れる。
【００１３】本発明者等の実験によればペダルを踏む前
の歪みセンサの信号レベルを基準とした場合、ペダルを
踏む力とチェーンステー部のある位置に取り付けた歪み
センサで計測した歪み変化量の関係は図３のようになっ
た。このようにペダル踏力と歪みセンサの変化量は比例
関係にあり、チェーンステー部に取り付けた歪みセンサ
でペダル踏力が検知できることが判る。
の歪みセンサの信号レベルを基準とした場合、ペダルを
踏む力とチェーンステー部のある位置に取り付けた歪み
センサで計測した歪み変化量の関係は図３のようになっ
た。このようにペダル踏力と歪みセンサの変化量は比例
関係にあり、チェーンステー部に取り付けた歪みセンサ
でペダル踏力が検知できることが判る。
【００１４】次に第１の発明の回路の動きを、図４の回
路ブロック図により説明する。本図において、６は歪み
センサ、１１は歪みセンサの信号を増幅するとともに、
出力を基準出力値とする歪みセンサの信号レベル（基準
値）を設定する基準値設定機能を持ち、かつ基準値と入
力される歪みセンサの信号との差を増幅する信号増幅
部、１２は自転車のペダル部の回転を検出するペダル回
転検出部である。信号増幅器１１はペダル回転検出部１
２からペダルが回転していないとの信号を受けるとその
時点の歪みセンサの信号レベルを基準値とする基準値設
定を行い、その時の歪みセンサの信号レベルでは、信号
増幅部出力１３を基準の出力（例えば０ボルト）にする
ようにする。
路ブロック図により説明する。本図において、６は歪み
センサ、１１は歪みセンサの信号を増幅するとともに、
出力を基準出力値とする歪みセンサの信号レベル（基準
値）を設定する基準値設定機能を持ち、かつ基準値と入
力される歪みセンサの信号との差を増幅する信号増幅
部、１２は自転車のペダル部の回転を検出するペダル回
転検出部である。信号増幅器１１はペダル回転検出部１
２からペダルが回転していないとの信号を受けるとその
時点の歪みセンサの信号レベルを基準値とする基準値設
定を行い、その時の歪みセンサの信号レベルでは、信号
増幅部出力１３を基準の出力（例えば０ボルト）にする
ようにする。
【００１５】このような構成としたため、運転していな
いとき、例えば後輪の停車用のスタンドを立てたり，人
が乗ったり，荷物を載せたり、周囲温度が変わったりす
ることにより歪みセンサの信号レベルが変化しても踏力
の変化としては処理せず信号増幅部の出力１３は基準の
出力値となる。走行してペダルを踏んでいるとき歪みセ
ンサが変化するがその時の歪みセンサの出力を前記基準
値と比較し、その差を増幅して出力１３に出力する。こ
の出力は、図３と同じようにペダル踏力と比例関係の出
力となり、これにより自転車のペダル踏力を知ることが
できる。
いとき、例えば後輪の停車用のスタンドを立てたり，人
が乗ったり，荷物を載せたり、周囲温度が変わったりす
ることにより歪みセンサの信号レベルが変化しても踏力
の変化としては処理せず信号増幅部の出力１３は基準の
出力値となる。走行してペダルを踏んでいるとき歪みセ
ンサが変化するがその時の歪みセンサの出力を前記基準
値と比較し、その差を増幅して出力１３に出力する。こ
の出力は、図３と同じようにペダル踏力と比例関係の出
力となり、これにより自転車のペダル踏力を知ることが
できる。
【００１６】なお、ペダルの回転検出をする手段とし
て、例えばクランク部に磁石（図示せず）を取り付け、
その回転を本体に取り付けたホール素子（図示せず）で
検知する場合等が考えられるが、本発明ではその具体的
手段については限定しない。
て、例えばクランク部に磁石（図示せず）を取り付け、
その回転を本体に取り付けたホール素子（図示せず）で
検知する場合等が考えられるが、本発明ではその具体的
手段については限定しない。
【００１７】次に、第２の発明を実施した回路の動き
を、図５のブロック図により説明する。本図において、
図４と同じものは同じ番号としており、同じ動作をす
る。図５の１４は信号増幅部１１の出力１３をモニタし
その出力の変化が減少から増加に変わる時点を検出する
歪み最少時検出部である。この歪み最少時検出部１４の
出力により、第１の発明と同様に信号増幅器１１の基準
値設定を行うようにしている。
を、図５のブロック図により説明する。本図において、
図４と同じものは同じ番号としており、同じ動作をす
る。図５の１４は信号増幅部１１の出力１３をモニタし
その出力の変化が減少から増加に変わる時点を検出する
歪み最少時検出部である。この歪み最少時検出部１４の
出力により、第１の発明と同様に信号増幅器１１の基準
値設定を行うようにしている。
【００１８】本発明者等の実験結果によれば走行時の歪
み量の変化は、図４の実施例で行った場合、図６に示す
ように変化した。ペダルが半回転する毎にピークがあ
り、ペダルが最上部と最下部に来たとき歪みは図６のＡ
部のように基準値になった。この変化の状態は、走行開
始直後は信号が減少から増加に変わるＡ部での信号増幅
器１１の出力は基準値となるが、時間が経つと温度変化
やその他何らかの影響で信号が減少から増加へ変わる時
の信号増幅器１１の出力が基準値にならない。そこで第
２の発明による図５の回路で制御するようにしたことに
より図７に示すように基準値の変動による影響を解消
し、踏力に応じた歪み量出力を得ることができた。
み量の変化は、図４の実施例で行った場合、図６に示す
ように変化した。ペダルが半回転する毎にピークがあ
り、ペダルが最上部と最下部に来たとき歪みは図６のＡ
部のように基準値になった。この変化の状態は、走行開
始直後は信号が減少から増加に変わるＡ部での信号増幅
器１１の出力は基準値となるが、時間が経つと温度変化
やその他何らかの影響で信号が減少から増加へ変わる時
の信号増幅器１１の出力が基準値にならない。そこで第
２の発明による図５の回路で制御するようにしたことに
より図７に示すように基準値の変動による影響を解消
し、踏力に応じた歪み量出力を得ることができた。
【００１９】なお、上記実施例では歪みセンサを１個だ
け使用する場合についてのみ説明したが、温度変化に対
する補正をするため２つの歪みセンサを用いたり、歪み
量を多く取るためチェーンステー部の表と裏に２個以上
の歪みセンサを取り付ける場合等、複数の歪みセンサを
利用する場合もあることは言うまでもない。
け使用する場合についてのみ説明したが、温度変化に対
する補正をするため２つの歪みセンサを用いたり、歪み
量を多く取るためチェーンステー部の表と裏に２個以上
の歪みセンサを取り付ける場合等、複数の歪みセンサを
利用する場合もあることは言うまでもない。
【００２０】また、上記実施例では歪みセンサをチェー
ンステー部に取り付ける場合について説明したが、自転
車の車体本体でチェーンステー部以外でも人の踏力によ
って歪む部分であれば歪みセンサの取付位置は特に限定
しない。
ンステー部に取り付ける場合について説明したが、自転
車の車体本体でチェーンステー部以外でも人の踏力によ
って歪む部分であれば歪みセンサの取付位置は特に限定
しない。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、自転車の車体、なかで
もチェーンステー部に歪みセンサを取り付け、その信号
出力を電気的に処理するようにしたため、遊星ギアやリ
ンク機構等の機械部品を使用せず構造が簡単で軽量な自
転車用踏力検出装置を得ることができる。
もチェーンステー部に歪みセンサを取り付け、その信号
出力を電気的に処理するようにしたため、遊星ギアやリ
ンク機構等の機械部品を使用せず構造が簡単で軽量な自
転車用踏力検出装置を得ることができる。
【図１】本発明の実施例を示す自転車後方斜視図。
【図２】踏力の測定原理を説明するチェーンステー部上
面図。
面図。
【図３】本発明の踏力検出装置の特性例を示す図。
【図４】第１の発明の実施例の回路ブロック図。
【図５】第２の発明の実施例の回路ブロック図。
【図６】第１の発明を実施した場合の走行時の歪み量の
変化例を示す図。
変化例を示す図。
【図７】第２の発明を実施した場合の走行時の歪み量の
変化例を示す図。
変化例を示す図。
１…自転車本体、２，２′…チェーンステー、３，３′
…ペダル、４，４′…クランク、５…チェーン、６…歪
みセンサ、７…大ギア、８…小ギア、１１…信号増幅
部、１２…ペダル回転検出部、１４…歪み最少時検出
部。
…ペダル、４，４′…クランク、５…チェーン、６…歪
みセンサ、７…大ギア、８…小ギア、１１…信号増幅
部、１２…ペダル回転検出部、１４…歪み最少時検出
部。
Claims (1)
- 【請求項１】自転車の車体に取り付けた歪みセンサ、前
記歪みセンサの信号を増幅するとともに、基準とする歪
みセンサの信号レベルを設定できる基準値設定機能を持
ち、入力される歪みセンサの信号と前記基準値との差を
増幅して出力する信号増幅部と、自転車のペダル部の回
転を検出するペダル回転検出部とで構成し、ペダル回転
検出部でペダルの回転を検出していないとき前記信号増
幅部の基準値設定を行うようにしたことを特徴とする自
転車用踏力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11080941A JP2000272574A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 自転車用踏力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11080941A JP2000272574A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 自転車用踏力検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000272574A true JP2000272574A (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13732519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11080941A Pending JP2000272574A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 自転車用踏力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000272574A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008531394A (ja) * | 2005-02-28 | 2008-08-14 | アイディーバイク | 自転車のチェーン力を測定する方法および装置 |
| CN104340324A (zh) * | 2013-07-30 | 2015-02-11 | 株式会社岛野 | 自行车用控制装置 |
| JP2016016699A (ja) * | 2014-07-04 | 2016-02-01 | 太陽誘電株式会社 | 制御装置及び電動アシスト車 |
| EP3263437A1 (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-03 | Taiwan Hodaka Industrial Co., Ltd. | Strain gauge sensor apparatus and associated installation method |
| JP2018004635A (ja) * | 2016-06-28 | 2018-01-11 | 台湾穗高工業股▲ふん▼有限公司 | 押し引きによる力を利用して被測定物体に変形信号を発生させるひずみ検出器の配置方法及び装置 |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP11080941A patent/JP2000272574A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008531394A (ja) * | 2005-02-28 | 2008-08-14 | アイディーバイク | 自転車のチェーン力を測定する方法および装置 |
| JP4892494B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2012-03-07 | アイディーバイク ベスローテン フエンノートシャップ | 自転車のチェーン力を測定する方法および装置 |
| CN104340324A (zh) * | 2013-07-30 | 2015-02-11 | 株式会社岛野 | 自行车用控制装置 |
| JP2015027843A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 株式会社シマノ | 自転車用制御装置 |
| US10000195B2 (en) | 2013-07-30 | 2018-06-19 | Shimano Inc. | Bicycle control apparatus |
| JP2016016699A (ja) * | 2014-07-04 | 2016-02-01 | 太陽誘電株式会社 | 制御装置及び電動アシスト車 |
| EP3263437A1 (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-03 | Taiwan Hodaka Industrial Co., Ltd. | Strain gauge sensor apparatus and associated installation method |
| JP2018004635A (ja) * | 2016-06-28 | 2018-01-11 | 台湾穗高工業股▲ふん▼有限公司 | 押し引きによる力を利用して被測定物体に変形信号を発生させるひずみ検出器の配置方法及び装置 |
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