JP2009006991A - 計器を備えた自転車部品、およびそのような部品に備えられる検出ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ペダル漕ぎの際に運転者によって自転車の部品に加えられる応力を、簡単で、費用対効果に優れ、信頼性を有し、かつ設置が容易であるシステムによって測定することを目的とする。
【解決手段】計器を備えた自転車部品（１）が、当該部品（１）に加えられた応力を表わす少なくとも１つのパラメータの検出ユニット（１００ａ）を有しており、部品（１）は、単一の部品、あるいはお互いに対して動くことのない複数の部品からなっている。前記部品（１）が、自転車の走行時に自転車のフレームに対して可動であり、検出ユニット（１００ａ）が、部品（１）と一緒に単一の部品として自転車のフレームに対して運動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、計器を備えた自転車部品に関する。とくには、本発明は、自身に加わる応力を検出するための計器を備えた自転車部品に関する。

さらに、本発明は、上述の自転車部品に備えられるべく使用される検出ユニット、および上述の部品を備える自転車に関する。

とりわけプロ選手レベルでの自転車の運転においては、多数の理由により、自転車の部品に加わる応力を表わすパラメータを検出することが好ましい。

例えば、上述のパラメータの検出によって、部品を設計するために有用な情報がもたらされる。実際、とくには競走用の自転車であるが、自転車および／または自転車部品の製造者にとって、自転車の総重量、したがって自転車の種々の部品の総重量を可能な限り小さくすると同時に、そのような部品の構造強度の特性を、向上させないまでも維持することが、常に求められている。これを行うためには、部品に加わる応力の程度を知る必要がある。例えば、ボトムブラケットアセンブリの軸、クランクアーム、または自転車の車輪の部品など、自転車の回転部品の場合には、上述の応力の程度を知るために、このような部品のねじり変形を測定することができる。

また、ペダル漕ぎの際に運転者によって自転車部品に加えられる応力を表わすパラメータを検出することで、運転者の能力を評価し、おそらくは比較することも可能である。例えば、自転車の回転部品のねじり変形を測定することで、ペダル漕ぎの際に運転者が生み出す力を知り、したがって運転者の能力を評価することができるようになる。

特許文献１が、軸に加えられたトルクを測定するためのセンサを開示している。そのようなセンサは、軸に塗布された磁気ひずみ材料の層と、磁気ひずみ材料の層において軸に巻き付けられた第１の電気巻線と、第１の巻線の内側で軸に巻き付けられた第２の電気巻線と、磁界を生成するように第１の電気巻線に電流信号を供給するように構成された信号生成器とを有している。軸にトルクが加えられると、磁気ひずみ材料の透磁率が変化して、軸の周囲の磁束に変化が生じる。第２の電気巻線におけるこのような変化ゆえに、引っ張り信号が生成されて測定され、加えられたトルクの大きさおよび方向を割り出すために使用される。

本出願人は、上述のセンサが、自転車部品に設置するためにきわめて面倒な作業を必要とすることに気が付いた。例えば、ボトムブラケットアセンブリの場合には、ボトムブラケットアセンブリを収容するボックスを電気巻線の受け入れに合わせてとくに構成すること、および軸の表面を磁気ひずみ材料の層の塗布のために準備すること、の両者が必要である。したがって、多数の構成要素に手を加える必要があり、とくにはペダル漕ぎの際に自転車のフレームに対して固定されたままである構成要素（上述の例では、ボトムブラケットアセンブリを収容するボックス）、およびペダル漕ぎの際に自転車のフレームに対して動く構成要素（ボトムブラケットアセンブリの軸）の両方に、手を加える必要がある。センサが固定されている構成要素および可動の構成要素の両方に組み合わせられるので、センサにおいて生成された信号の気中伝送が必要である。結果として、このような信号の検出が、種々の構成要素間に存在しうる整列ずれまたは遮蔽によって損なわれる可能性がある。
米国特許第6,701,793号

本発明の根底にある基本的な課題は、ペダル漕ぎの際に運転者によって自転車の部品に加えられる応力を、簡単で、費用対効果に優れ、信頼性を有し、かつ設置が容易であるシステムによって測定できるようにすることにある。

したがって、本発明は、その第１の態様において、計器を備えた自転車部品に関し、そのような部品は、当該部品に加えられる応力を表わす少なくとも１つのパラメータの検出ユニットを有しており、単一の部品、あるいはお互いに対して動くことのないより複数の部品からなっている。

本明細書の全体および特許請求の範囲において、「部品」とは、例えばフレームそのもの（または、その一部）や座席ポストなど、自転車が走行しているときに自転車のフレームに対して固定されたままである任意の自転車の部品、または例えばボトムブラケットアセンブリの軸やクランクアームなど、自転車が走行しているときにフレームに対して運動する任意の部品のどちらも指す。さらに、本発明の部品は、（例えば、クランクアームのように）単一の部品として形成されても、あるいは（例えば、ボトムブラケットアセンブリのように）複数の部品にて形成されてもよい。本発明によれば、後者の場合には、検出ユニットが、それら部品のうちの１つまたは２つ以上に組み合わせられるが、そのような部品は、お互いに対して動くことがなく、すなわち単一の部品として運動する。

好ましくは、本発明によれば、検出ユニットの全体が、自転車の部品の互いに動くことのない各部に組み合わせられる。したがって、計器を備えた部品の製造およびそのような部品の自転車への組み付けの工程において、部品のうちで自転車の走行時に自転車のフレームに対して固定されたままであるように意図されている各部、またはフレームに対して１つの部品片として運動する各部にのみ手を付けるだけであり、コストならびに製造および組み立ての時間の点で明らかに好都合である。さらには、固定される部材と可動である部材との間の相互作用が不要であるため、ペダル漕ぎの際に運転者によって当該部品に加えられる応力を表わすパラメータの検出が、きわめて簡単であり、信頼性に富み、効率的である。

好ましくは、本発明の部品は、回転する部品である。とくには、回転軸を中心として回転できる本体を有している。この場合、上述の検出ユニットは、上述の本体と一緒に単一の部品として回転する。

好ましくは、検出ユニットが、部品に加わる応力を表わす少なくとも１つの信号（好ましくは、電気信号）の少なくとも１つの生成器を有しており、より好ましくは、この信号を検出ユニットの外部に伝達する少なくとも１つの送信装置を有している。さらに、検出ユニットは、好ましくは、少なくとも１つのエネルギー供給源（好ましくは、電気エネルギー源）を有しており、さらにより好ましくは、信号生成器によって生成された信号の少なくとも１つの処理ユニットを有している。

エネルギー供給源は、例えば、電池、圧電素子（とくには、結晶）、あるいは回転する部品の付近に配置された固定の磁石によって励起される誘導巻線であってよい。信号生成器を、１つ以上のひずみゲージ、または圧電素子（おそらくは、エネルギー供給源を構成する圧電素子と同じもの）で構成することができる。信号の送信装置は、無線送信器で構成でき、あるいは摺動接点部を備えるケーブルまたはソレノイドを有することができる。

エネルギー供給源として電池が使用される場合には、信号生成器が、電池によって発せられる一定の電気信号に作用して、部品に加わる応力を表わす信号を生成する。他方で、圧電素子が使用される場合には、圧電素子が、まさにその性質によって、圧電素子に加わる応力の大きさに直接に比例する電気信号を自立して生成するため、圧電素子が、エネルギー供給源および信号生成器の両者として機能する。この場合、圧電素子は、ペダル漕ぎの際に運転者によって当該部品に加えられる応力によって圧縮されるように製作されている。

本発明の部品の第１の実施の形態においては、部品が、複合材料から作られ、検出ユニットが、少なくとも部分的に複合材料に組み入れられる。好ましくは、この場合には、信号生成器は、炭素繊維から製作されるクランクアームの本体に組み入れられる圧電素子で構成される。

本発明の部品の好ましい実施の形態においては、検出ユニットが、当該部品の少なくとも１つの空洞に少なくとも部分的に収容される。好ましくは、本発明の部品のうちの当該部品の空洞に収容される構成要素は、エネルギー供給源であり、より好ましくはさらに信号の送信装置である。

本発明の部品の好ましい実施の形態においては、信号生成器も上述の空洞に収容され、したがって検出ユニットの全体が、本発明の部品の本体内側に位置する。

しかしながら、上述の構成要素のうちのいくつかが当該部品の外表面に組み合わせられている本発明の部品の実施の形態も、さらに考えられる。とくには、信号生成器が当該部品の外表面に組み合わせられている実施の形態が、さらに考えられる。これは、ねじり応力によって生じる張力の検出が望まれる場合に、とくに好都合である。実際、そのような応力は、まさに部品の外表面においてより大きく、したがって信号検出器をまさにそのような表面に配置することで、検出の効率を高めることが可能である。

好ましくは、検出されるパラメータは、当該部品の引っ張りの状態を表わす信号である。より好ましくは、この信号が、臨界張力への到達を知らせるため、あるいは部品の交換が必要である旨を知らせるために、基準信号と比較される。

好ましくは、上述の検出ユニットによって検出されるパラメータは、ペダル漕ぎの際に運転者によって当該部品に加えられるトルクを表わす信号である。

本発明の好ましい実施の形態においては、対象の部品が、ボトムブラケットアセンブリの軸、そのようなアセンブリのクランクアーム、ボトムブラケットアセンブリそのものの部品、またはより好ましくはボトムブラケットアセンブリにおいて使用されるねじ山付きの部材（ナットまたはねじなど）である。しかしながら、例えば車輪の部品（例えば、ハブまたはリム）、座席ポスト、ハンドル棒、または自転車のフレームなど、上述の部品以外の自転車部品を対象とする本発明の他の実施の形態も、提供することが可能である。

対象の部品がボトムブラケットアセンブリである特定の場合においては、エネルギー供給源および送信装置の両者が、ボトムブラケットアセンブリの軸に組み合わせられる一方で、信号生成器が、クランクアームのそれぞれに組み合わせられる。好都合には、このような実施の形態は、最新のボトムブラケットアセンブリにおいては、運転者が左側のクランクアームに力を及ぼすときにのみ軸にねじりが加わり、右側のクランクアームは後輪に運動を伝達するためにチェーンが作用する前部スプロケットに直接的に結合しているので、とくに好都合である。したがって、このようなアセンブリにおいては、信号生成器が軸にのみ組み合わせられたならば、運転者によって加えられるトルクの部分的検出が得られると考えられる。他方で、クランクアームに信号生成器を配置することで、この部分的検出の問題を克服することができる。

好ましくは、エネルギー供給源および送信装置は、電気コネクタによって一体に接続されるモジュール式の構成要素によって形成される。

他方で、信号生成器および送信装置は、好ましくは、電気ケーブルを介して互いに接続される。ケーブルの使用は、一般に伝達すべき信号の大きさが小さく、コネクタを介して伝達されたならば分散してしまうと考えられるため、コネクタに比べて有利である。

好ましくは、エネルギー供給源は、能動的なエネルギー源であり、すなわち固定の部材と可動の部材との間の相互作用にかかわらずにエネルギーを生成できる供給源である。例えば、電池または圧電結晶が能動的な供給源である。

本発明の部品の好ましい実施の形態においては、エネルギー供給源が電池である。そのような電池は、好ましくは充電式であり、さらにより好ましくは、気密であって外部から絶縁されている領域に収容することができるよう、誘導によって充電が可能な形式である。

好ましくは、信号生成器は、電池に接続された少なくとも１つのひずみゲージを含んでいる。より好ましくは、信号生成器が、直角な方向に従って配置される２つのひずみゲージ（互いに上下に配置され、あるいは軸において直径において正対する領域に配置される）、または各組のひずみゲージが直角な方向に従って配置される２組のひずみゲージ、あるいはひずみゲージブリッジを形成するように（とくには、ホイートストンブリッジなどのような差動の仕組みに従って）接続される４つのひずみゲージを含んでいる。

本発明の部品の実施の形態においては、送信装置が、生成された電気信号（検出されたパラメータを表わしている）を外部に送信するための摺動接点部を有している。

あるいは、送信装置は、例えば自転車のハンドル棒に組み合わせられたサイクルコンピュータなど、離れた場所に電磁気信号を送信する無線送信器を有している。この場合、好ましくはアンテナが、部品の壁によって遮られることがないように、外部に向かって開いた当該部品の少なくとも１つの空洞に収容される。

あるいは、送信装置が、磁界を生成するように構成された１対のソレノイドを有している。

好ましくは、検出ユニットは、送信装置のための第1のエネルギー供給装置をさらに有している。より好ましくは、そのような第1のエネルギー供給装置が、検出ユニットのためのエネルギー供給源と同じエネルギー供給源であるが、他の実施の形態では送信装置のための第1のエネルギー供給装置がさらなるエネルギー源である。

好ましくは、検出ユニットは、信号生成器と送信装置との間に配置された信号増幅器をさらに有しており、おそらくはアナログ／デジタル変換器を前記送信装置の上流に作用可能に有している。この場合、好ましくは、検出ユニットが、そのような信号増幅器のための第２のエネルギー供給装置を有している。好ましくは、そのような第２のエネルギー供給装置が、検出ユニットのためのエネルギー供給源と同じエネルギー供給源であるが、他の実施の形態では信号増幅器のための第２のエネルギー供給装置がさらなるエネルギー源である。

好ましくは、検出ユニットは、エネルギー供給源を動作させるためのスイッチを有している。好都合には、そのようなスイッチを使用することで、検出の実行を望まない場合にエネルギー供給源をオフにすることができ、エネルギー供給源のエネルギーの消費を最小限にすることができる。

好ましくは、上述のスイッチが、運動センサを有しており、そのようなセンサが適用された自転車または部品の運動に従って、検出ユニットを好都合に動作させる。

検出ユニットは、好ましくは動作表示器ＬＥＤをさらに有している。

好ましくは、検出ユニットは、ボタン、近接スイッチ、リード式のスイッチ、などによって形成することができる較正または診断スイッチをさらに有している。

好ましくは、検出ユニットは、当該部品の回転の速度を当該部品に加えられるトルクと同時に検出して、運転者によって生み出される力を計算できるよう、ケイデンスセンサをさらに備えている。

本発明は、その第２の態様において、自転車部品に備えられる検出ユニットであって、上述の部品の少なくとも１つの空洞に挿入できるように構成されていることを特徴とする検出ユニットに関する。

好ましくは、そのような検出ユニットは、本発明の部品の検出ユニットに関して上述した構造的および機能的特徴のすべてを、個々または組み合わせにて有しており、したがって上述の利点のすべてを有している。

本発明は、その第３の態様において、上述した形式の計器付きの部品を備えている自転車に関する。

好ましくは、そのような自転車は、本発明の部品に関して上述した構造的および機能的特徴のすべてを、個々または組み合わせにて有しており、したがって上述の利点のすべてを有している。

本発明のさらなる特徴および利点が、添付の図面を参照して行われる本発明のいくつかの好ましい実施の形態についての以下の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。

本明細書の全体を通じ、本発明は、ボトムブラケットアセンブリに関して述べられる。しかしながら、本発明が、例えばクランクアーム、軸、車輪の部品、フレーム、座席ポスト、ハンドル棒、または自転車の他の任意の部分など、任意の自転車部品に適用可能であることを、理解すべきである。

以降で説明される種々の実施の形態に関して、「自転車のボトムブラケットアセンブリ」という表現は、２つのクランクアームを軸の両端に接続することによって得られるアセンブリを指して使用される。軸は、クランクアームとは別個の部品にて製作でき、あるいは２つのクランクアームの一方と一緒に１つの部品にて製作できる、また、軸を、１つの部品にて製作することができ、あるいは２つ以上の軸部材を一体に接続することによって得ることができる。

この文脈において、クランクアームと軸（または、軸部材）とを一体に接続、あるいは、１部品にて製作してなるボトムブラケットアセンブリの構成部品を、「クランクアームアセンブリ」という表現で特定する。

図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態による自転車のボトムブラケットアセンブリが、符号１で指し示されている。

アセンブリ１は、２つのクランクアームアセンブリ５、６を含んでおり、２つのクランクアームアセンブリ５、６のそれぞれは、金属または複合材料から製作された中実または中空のクランクアーム１７、１８と、中空の軸部材２１、２２とを有している。クランクアーム１７が、チェーンと係合するように意図された前部スプロケット（図示せず）が取り付けられる右側クランクアームを構成する一方で、クランクアーム１８は、ボトムブラケットアセンブリ１の左側クランクアームを構成する。

２つの軸部材２１、２２は、図１に示されているように端部‐端部の関係で一体に接続されたときに、ボトムブラケットアセンブリ１の軸２３を形成する。このような軸２３は、長手軸Ｘに沿って延びている。

クランクアームアセンブリ５、６は、軸部材２１、２２の第１の自由端部２９、３０において一体に接続される。そのような端部２９、３０において、軸部材２１、２２は、クランクアームアセンブリ５、６の間の正確な中心合わせを可能にするそれぞれの前歯２５、２６（好ましくは、同一であって、Ｈｉｒｔｈ型である）を有している。

軸部材２１、２２の第２の自由端部２７、２８には、クランクアーム１７、１８との接続のためのねじ山が設けられている。しかしながら、軸部材２１、２２とクランクアーム１７、１８との間の接続を、例えば接着、溝付きの表面のしまりばめ、またはすきまばめ（ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）など、他のやり方に従って行うことも可能である。

ボトムブラケットアセンブリ１は、自転車のフレームに適切に形成された実質的に筒状のハウジングボックス２に収容される。ハウジングボックス２において、クランクアームアセンブリ５、６、すなわち軸部材２１および２２によって形成される軸２３が、軸部材２１、２２のそれぞれのクランクアーム１７、１８との接続のための端部２７、２８に装着されたベアリング１３、１４によって、長手軸Ｘを中心として回転可能に支持されている。ベアリング１３、１４は、軸部材２１、２２とハウジングボックス２の両端にねじ込まれたそれぞれのアダプタリング３、４との間に、作用可能に配置されている。ベアリング１３、１４は、それぞれアダプタリング１３、１４とそれぞれの軸部材２１、２２との間に配置され、ハウジングボックス２の外部に位置している。

軸方向の両側においてアダプタリング３、４に組み合わせられた適切なガスケット３ａ、４ａが、ベアリング３、４の外部環境からの密封絶縁を確実にしている。次いで、波状ばね４ｂが、ベアリング１４のアウタリングとアダプタリング４との間に配置されている。

軸部材２１、２２の端部２９、３０は、ナット３３の挿入のために、軸部材２１、２２に対して（したがって、長手軸Ｘに対して）同軸な貫通孔３１およびねじ孔３２をそれぞれ有している。このようなナット３３が、ペダル漕ぎの際に軸部材２１、２２の間の接続が維持されるように保証している。

ナット３３が、貫通孔３１に挿入され、ナット３３の半径方向のフランジ３４が、軸部材２１の内壁に当接しているワッシャ１３３に突き当たる一方で、ナット３３のねじ棒部分３５が、ねじ孔３２にねじ込まれる。

ナット３３は、締め付け工具（とくには、六角スパナ）を受け入れるべく形成された内表面を有する孔が形成されている第１の部位３３ａを有している。さらに、ナット３３は、実質的に円柱形の孔が形成されている第２の部位３３ｂを有している。

上述のボトムブラケットアセンブリのさらなる詳細は、本出願と同じ出願人の欧州特許出願第05026302号に記載されており、この出願の内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。

本発明によれば、図１のボトムブラケットアセンブリ１が、ペダル漕ぎの際に運転者によって軸２３に加えられるトルクの検出ユニット１００ａを有している。そのような検出ユニット１００ａは、充電式でもよい電池１０３と、1つ以上のひずみゲージ１０１をナット３３に組み合わせてなる信号生成器と、ひずみゲージ１０１によって生成された信号の処理ユニット１０２と、そのような信号を外部に伝達する送信ユニット（とくには、アンテナ１５４を有している）とを備えている。

好ましくは、ひずみゲージ１０１が、ひずみゲージブリッジを構成するように配置され、とくには例えばホイートストンブリッジなど、４つの抵抗を差動の構成で使用する公知の形式のブリッジを構成するように配置される。後で詳しく説明されるように、差動の構成における抵抗の特定の配置によって、ひずみゲージ１０１が組み合わせられているナット３３のねじり変形のみに応じた信号、すなわちナット３３の引っ張りまたは曲げに起因する軸方向の変形に左右されない信号をもたらすことができる。

ひずみゲージ１０１に、電池１０３によって発せられた電気信号が供給され、ひずみゲージ１０１が、そのような信号に作用して、ナット３３のねじり変形に応じた変化を信号にもたらし、電流または電圧の形態の変更後電気信号を生成する。ナット３３の変形は、ペダル漕ぎの際に運転者によって加えられるトルクに比例するため、ひずみゲージ１０１によって変更された電気信号も、そのようなトルクに比例する。

処理ユニット１０２への供給も、同じ電池１０３によって行われるが、代わりに、自身の専用の電池を含んでいてもよい。

処理ユニット１０２は、ナット３３の第２の部位３３ｂの円柱形の孔に収容されている。あるいは、処理ユニット１０２を、電池１０３に隣接した位置でナット３３の外部に配置してもよい。

処理ユニット１０２が、ひずみゲージ１０１によって生成された電気信号を処理し、次いで外部に送信する。ここで、処理とは、例えば単純な増幅など、信号について実行される任意の操作を指す。

アンテナ１５４が、ケーブルの形態で処理ユニット１０２から出て、軸部材２１の空洞２１ａの外縁を終端としている。これによって、アンテナ１５４によって送信される信号が、軸部材２１の壁によって遮蔽されることがない。

図１に示した実施の形態においては、処理ユニット１０２によって処理された信号が、アンテナ１５４によって、無線通信によって外部に送信される。この場合、処理ユニット１０２が、アンテナ１５４に組み合わせられたＲＦ送信器を有している。送信される信号は、アナログ式であってよく、あるいは好ましくはデジタル式であってよく、その場合には、ＲＦ送信器の上流にＡ／Ｄ変換器が設けられる。

図１ａが、図１のボトムブラケットアセンブリ１において使用される検出ユニット１００ａの実施の形態のブロック図を詳しく示している。とくには、電池１０３、電池１０３に直列に接続されたひずみゲージ１０１、ひずみゲージ１０１に直列に接続された処理ユニット１０２、および処理ユニット１０２から出ているアンテナ１５４が示されている。処理ユニット１０２は、とくには、ひずみゲージ１０１によって生成された信号の増幅器２００、Ａ／Ｄ変換器２０１、およびＲＦ送信器２０２を有しており、これらはすべて、電池１０３によって給電されている。

図１ｂが、図１のボトムブラケットアセンブリ１において使用することができる検出ユニット１００ａの別の実施の形態のブロック図を詳しく示している。図を分かり易くするため、図１ｂにおいては、エネルギー供給用の電池および電池に組み合わせられたエネルギー供給回路が、表示されていない。しかしながら、回路およびそのような電池は、存在しており、図１ａに示した回路および電池と全く同一である。

図１ｂの実施の形態は、軸２３の回転速度に比例した信号を供給するケイデンスセンサ２０３と、プロセッサ２０４とをさらに有しており、プロセッサ２０４が、変換器２０１とＲＦ送信器２０２との間に作用可能に配置され、ケイデンスセンサ２０３によって生成されたケイデンス信号、およびひずみゲージ１０１によって生成され、増幅器２００によって適切に増幅され、Ａ／Ｄ変換器２０１によってデジタル化されたトルク信号の両者を受け取る点で、図１ａに示した実施の形態と相違している。プロセッサ２０４は、トルク信号を分析して、運転者によって加えられた力に比例する信号へと処理する。好ましくは、この力信号は、平均の力信号であり、所定の時間間隔においてのみ検出ユニット１００ａの外部に送信され、電池１０３の消費を抑えている。さらに、ケイデンスセンサ２０３が、軸２３が回転している場合にのみ作動して、検出ユニット１００ａのスイッチとしても機能する。

図１ｃが、図１のボトムブラケットアセンブリ１において使用することができる検出ユニット１００ａの別の実施の形態のブロック図を詳しく示している。図を分かり易くするため、図１ｃにおいては、エネルギー供給用の電池および電池に組み合わせられたエネルギー供給回路が、表示されていない。しかしながら、回路およびそのような電池は、存在しており、図１ａに示した回路および電池と全く同一である。

図１ｃの実施の形態は、処理ユニット１０２がプロセッサ２０５を有しており、プロセッサ２０５が、変換器２０１とＲＦ送信器２０２との間に作用可能に配置され、ひずみゲージ１０１によって生成され、増幅器２００によって適切に増幅され、Ａ／Ｄ変換器２０１によってデジタル化されたトルク信号を連続的に受け取る点で、図１ａに示した実施の形態と相違している。プロセッサ２０５は、ペダル漕ぎのケイデンスを計算し、したがって運転者の生み出す平均の力を計算するために、この信号を分析する。力信号は、所定の時間間隔においてのみアンテナ１５４を介して外部に送信される。

検出ユニット１００ａは、特定の実施の形態にかかわらず、ユニットの動作状態（例えば、外部への信号の送信において動作中であるか否か）および／または電池１０３の充電状態を知らせるＬＥＤ３１０（図１ｃ）を備えることができる。

また、電池１０３と検出ユニット１００ａの残りの部分との間に、スイッチ３１１（図１ｃ）を設けることも可能である。そのようなスイッチは、手動であって、必要なときに運転者によって操作されても、あるいはすでに述べたように、自転車の走行時にのみ閉じられるようにケイデンスセンサ（または、より一般的には、運動センサ）に組み合わせられていてもよい。また、自動的な較正または診断の動作の開始を指令すべく操作されるスイッチ（図１ｃに示した機械式、近接式、リード式のスイッチ３１２、など）を使用することも考えられる。

再び図１に示した実施の形態を参照すると、検出ユニット１００ａからの信号が、アンテナ１５４を介して、自転車に組み合わせられた他の指令／制御システムに無線によって送信される。例えば、検出ユニット１００ａからの信号を、軸２３の回転速度の瞬時値に比例する信号と組み合わせて、ペダル漕ぎの際に運転者によって加えられる瞬時の力の値をもたらすために、自転車のハンドル棒に組み合わせられたサイクルコンピュータによって使用することができる。

しかしながら、検出ユニット１００ａからの信号の自転車に設けられた他の指令／制御システムへの送信は、図１、１ａ、１ｂ、および１ｃに関して図示および説明した無線による方法とは別のやり方に従って行うことが可能である。

例えば、図２に示した実施の形態においては、検出ユニット１００ａからの信号の伝達が、摺動接点部を使用することによって行われている。とくには、軸部材２１の外表面に、互いに電気的に絶縁され、処理ユニット１０２に電気的に接続されている２つ以上の環状の経路２０６が、（コンタクトリングの形態で）設けられている。アダプタリング３の付近に、対応する摺動接点部２０７が、例えばブラシの形態に製作されて配置されており、軸部材２１が回転しているときに環状の経路２０６との電気的な接続を形成する。２本の絶縁線２０８がアダプタリング３を横切り、検出ユニット１００ａによって検出された信号を外部に伝達する。以上を除き、図２に示した実施の形態は、図１に示した実施の形態と全く同一である。

他方で、図３に示した実施の形態においては、検出ユニット１００ａからの信号の伝達が、ソレノイドを使用することによって行われている。とくには、軸部材２１の外表面に、処理ユニット１０２に電気的に接続されたソレノイド２０９が巻き付けられている。ソレノイド２０９は、軸部材２１と一緒に単一の部品として回転する。アダプタリング３には、対応する固定のソレノイド２１０が設けられている。２つのソレノイド２０９および２１０が、実質的に変圧器の一次および二次巻線を形成している。検出ユニット１００ａによって検出された信号が、ソレノイド２０９によって固定のソレノイド２１０に伝達され、アダプタリング３を横切る２本の絶縁線２１１によって外部に伝達される。この場合、変圧器を、検出ユニット１００ａによって検出された信号を外部に伝達するほかに、電源エネルギーを外部から検出ユニット１００ａに供給すべく反対の方向に使用することが考えられる。したがって、２本の線２１１には、トルク信号およびエネルギー供給信号の両者が存在しうる。この場合、検出ユニット１００ａに、外部からのエネルギーの少なくとも１つの貯蔵素子（例えば、コンデンサ）が設けられる。以上を除き、図３に示した実施の形態は、図１に示した実施の形態と全く同一である。

図１の実施の形態に戻ると、ひずみゲージ１０１、処理ユニット１０２、および電池１０３（すなわち、実質的に検出ユニット１００ａの全体）はすべて、すでに自転車に組み付けられている右側クランクアームアセンブリ５の軸部材２１の空洞２１ａに挿入されるように形作られたケース１００に収容される。検出ユニット１００ａの種々の構成要素の間の電源エネルギーおよび信号の伝達は、例えばケーブルによって行われる。

検出ユニット１００ａは、ケース１００によって覆われていない（したがって、外部に露出されている）少なくとも１つの取り合い面を有しており、この取り合い面に、ひずみゲージ１０１が、ナット３３の第２の部位３３ｂの円柱形の孔の内表面に接触できるように配置される。ナット３３の第２の部位３３ｂの円柱形の孔の内表面に接触するひずみゲージ１０１の表面は、ひずみゲージ１０１のそのような表面との結合を確実にする接着物質を有している。ひずみゲージ１０１は、ペダル漕ぎの際のナット３３の変形に追従しなければならず、したがって、ひずみゲージ１０１とナット３３の第２の部位３３ｂの円柱形の孔の内表面との間の接着は、十分に強力でなければならない。

あるいは、検出ユニット１００ａをナット３３に、ナット３３がボトムブラケットアセンブリ１の組み立てに使用される前に組み合わせることも可能である。この場合、ひずみゲージ１０１が、まずナット３３の第２の部位３３ｂの円柱形の孔の内表面に貼り付けられ、次いで処理ユニット１０２および電池１０３に接続される。この場合、組み立て工具（とくには、六角スパナ）の挿入のための領域が、ナット３３に設けられる。

検出ユニット１００ａに固定的に接続されたナット３３を、ねじ孔３２にねじ込むために右側（図１に関して）から挿入することができる。このようなねじ込みは、組み立て工具を、左側からナット３３の第１の部位３３ａの溝付きの内表面に届かせることによって行われる。

あるいは、ひずみゲージ１０１を、ナット３３の内表面に直接に取り付ける代わりに、ナット３３に接着される中間支持部材（例えば、ゴム製緩衝体）に取り付けることが可能である。この場合、ナット３３の変形が、そのような中間支持部材によってひずみゲージ１０１に伝えられ、したがって中間支持部材は、ナット３３の構成材料に対する物理的特性がナット３３の変形に追従する材料から製作されなければならない（すなわち、剛であってはならない）。

検出ユニット１００ａのボトムブラケットアセンブリ１に対する配置が、図１に示した実施の形態の鏡像状である別の実施の形態も、図示されていないが存在する。この実施の形態においては、ケース１００を、左側クランクアーム１８に組み合わせられた軸部材２２の空洞２２ａに挿入でき、ナット３３が、実質的に円柱形の孔を有する部位３３ｂを軸部材２２の位置に有し、締め付け工具を受け入れるべく形作られた内表面を有する部位３３ａを、右側クランクアーム１７に組み合わせられた軸部材２１の位置に有している。

図４が、本発明のボトムブラケットアセンブリ１の別の実施の形態を示している。このような図において、図１に示した構成要素に対応する構成要素は、同じ符号にて示されている。

図４に示した実施の形態は、検出ユニット１００ａの配置が異なる点、および交換可能かつ充電可能な電池１０３を使用してもよい点において、図１に示した実施の形態と相違している。実際、電池１０３が、もはや処理ユニット１０２およびひずみゲージ１０１に固定的に組み合わせられておらず、ひずみゲージ１０１および処理ユニット１０２の両者に電源エネルギーを運ぶコネクタ１０６（例えば、雄のコネクタ）を介して、処理ユニット１０２およびひずみゲージ１０１に接続できることに注目すべきである。この目的のため、処理ユニット１０２が、電池１０３のコネクタ１０６と協働するように意図されたコネクタ１０４（例えば、雌のコネクタ）を有している。他方で、ひずみゲージ１０１と処理ユニット１０２との間の信号の交換は、ひずみゲージ１０１によってもたらされる信号の大きさの程度が低いため、信号がコネクタを介して伝達される場合に生じうる信号の分散の可能性を回避すべく、依然として好ましくはケーブルを介して行われる。

電池１０３は、ケーシング１０５に収容されている。コネクタ１０４、１０６を酸化させかねない水分または塵埃の進入を避けるために、随意により、例えばＯリングの形態のガスケット１５１を、ケーシング１０５と軸部材２２の内表面との間に配置して使用してもよい。ガスケットの数（図４では２つ）および軸部材２２に対する位置は、図４に示したものと異なってもよい。

図４に示した電池など、コネクタを備える電池１０３を使用することは、枯渇後に電池を交換することができるため、好都合である。

ボトムブラケットアセンブリ１に固有の構造的な特徴に関して、図１の実施の形態に関して述べた内容が図４にも当てはまるが、ナット３３が、実質的に円柱形の孔を備える第１の部位３３ａ（左側クランクアーム１８に組み合わせられた軸部材２２に位置する）と、締め付け工具を受け入れるべく形作られた内表面を有する孔を備える第２の部位３３ｂ（右側クランクアーム１７に組み合わせられた軸部材２１に位置する）とを有するという点が、唯一相違している。

検出ユニット１００ａのボトムブラケットアセンブリ１に対する配置が、図４に示した実施の形態の鏡像状である別の実施の形態も、図示されていないが存在し、すなわち実質的に図１に示されているように、電池１０３を右側クランクアーム１７に組み合わせられた軸部材２１の空洞２１ａに挿入でき、ナット３３が、実質的に円柱形の孔を有する部位３３ｂを軸部材２１の位置に有し、締め付け工具を受け入れるべく形作られた内表面を有する部位３３ａを、左側クランクアーム１８に組み合わせられた軸部材２２の位置に有している。

図５が、本発明のボトムブラケットアセンブリ１の別の実施の形態を示している。このような図において、図１に示した構成要素に対応する構成要素は、同じ符号で示されている。

図５に示した実施の形態は、カートリッジの形態であるさらなる電源装置（典型的には、電池）１０７が設けられ、このさらなる電源装置を左側クランクアーム１８に組み合わせられた軸部材２２に挿入できる点で、図１に示した実施の形態と相違している。さらなる電池１０７は、ナット３３の内側を横切って電池１０３の雌のコネクタ１０５ａにつながる雄のコネクタ１０５ｂを有している。

このような解決手段は、自転車が長時間にわたって使用されるように意図されている場合に好都合である。実際、検出ユニット１００ａの自律性を増すことが可能である。

電池１０３およびさらなる電池１０７の位置が逆にされ、電池１０３が左側クランクアーム１８に組み合わせられた軸部材２２に設けられ、さらなる電池１０７が右側クランクアーム１７に組み合わせられた軸部材２１に設けられる別の実施の形態も、図示はされていないが存在する。

図６が、本発明のボトムブラケットアセンブリ１の別の実施の形態を示している。このような図において、図１、４、および５において示した構成要素に対応する構成要素は、同じ符号にて示されている。

図６に示した実施の形態は、カートリッジの形態であるさらなる電池１０７が設けられ、このさらなる電池を右側クランクアーム１７に組み合わせられた軸部材２１に挿入できる点で、図４に示した実施の形態と相違している。さらなる電池１０７は、ナット３３の内側を横切って電池１０３の雌のコネクタ１０５ａにつながる雄の電源コネクタ１０５ｂを有している。このような解決手段は、図５に示した解決手段と同じ利点を有している。

実質的に図５に示されているように、電池１０３およびさらなる電池１０７の位置が逆にされ、電池１０３が右側クランクアーム１７に組み合わせられた軸部材２１に設けられ、さらなる電池１０７が左側クランクアーム１８に組み合わせられた軸部材２２に設けられる別の実施の形態も、図示はされていないが存在する。

図７が、本発明のボトムブラケットアセンブリ１の別の実施の形態を示している。このような図において、図１において示した構成要素に対応する構成要素は、同じ符号にて示されている。

図７に示した実施の形態は、処理ユニット１０２がナット３３の外部にあって、電池１０３に固定的に接続されている点で、図１に示した実施の形態と相違している。この場合にも、電池１０３および処理ユニット１０２は、右側クランクアーム１７に組み合わせられた軸部材２１の空洞２１ａに挿入できるケース１００に収容されている。

他方で、ひずみゲージ１０１は、この場合には、軸部材２１の壁がより薄くなっている領域において、軸部材２１の外表面に位置している。あるいは、ひずみゲージ１０１を、同じ領域の軸部材２１の内表面に組み合わせてもよい。

検出ユニット１００ａの位置が、図７に示した実施の形態の鏡像状であり、すなわち検出ユニット１００ａの構成部品が左側クランクアーム１８に組み合わせられた軸部材２２に組み合わせられている別の実施の形態も、図示されていないが存在する。

図８が、本発明のボトムブラケットアセンブリ１のさらなる実施の形態を示している。このような図において、図１に示した構成要素に対応する構成要素は、同じ符号にて示されている。

図８の実施の形態は、電池１０３、処理ユニット１０２、およびひずみゲージ１０１が、右側クランクアーム１７の空洞１７ａに収容されている点で、図１の実施の形態と相違している。好ましくは、クランクアーム１７の慣性から保護するため、およびより大きな引っ張り値を検出するために、上述の構成要素が、そのような空洞において、クランクアーム１７の軸部材２１との接続端に近い領域に収容される。この場合、クランクアーム１７の曲げ変形が主として検出され、そこから、いずれにせよ、運転者によって加えられるトルクを計算することができる。クランクアーム１７の空洞１７ａは、第１の組み立て段階においては開いており、その後に検出ユニット１００ａが空洞の中に導入された後にカバーによって閉じられるように製作することができる。

検出ユニット１００ａが左側のクランクアーム１８に収容される別の実施の形態も存在する。

図９が、本発明のボトムブラケットアセンブリ１のさらなる実施の形態を示している。このような図において、図１および８に示した構成要素に対応する構成要素は、同じ符号にて示されている。

図９の実施の形態は、ここでは検出ユニット１００ａのより重たい構成要素、すなわち電池１０３およびおそらくは処理ユニット１０２が、クランクアーム１７の慣性から保護するために軸部材２１の空洞２１ａに収容される一方で、ひずみゲージ１０１が、右側クランクアーム１７の曲げ変形を主として測定するために、右側クランクアーム１７の空洞１７ａに収容され、あるいはおそらくは右側クランクアーム１７の外表面に収容される点で、図８の実施の形態と相違している。

好ましくは、図９に示されているように、ひずみゲージ１０１の位置は、ペダルよりも軸部材２１により近い。

上述のすべての実施の形態において、好ましくは誘導によって充電が可能な形式である充電式の電池１０３を使用することが可能である、この場合、充電を実行するために、充電用の器具を自転車に近づけるだけで十分であり、絶縁の問題を生じかねない外部のコネクタを設ける必要がない。誘導によって充電できる電池を使用する検出ユニット１００ａの実施の形態が、図１０に示されている。このような実施の形態においては、充電器１５２が、電池１０３に形成された座１５３に挿入される。図示はされていない他の実施の形態においては、電池１０３との協働に適した光電池が使用される。

また、上述のすべての実施の形態において、ひずみゲージ１０１を、軸部材２１、２２の一方に直接に付けることが可能である。軸部材へのひずみゲージ１０１の配置は、自転車の特定の動作に起因して生じる測定の課題を解決するために適したやり方で行われる。

図１１は、トルクが加えられたときに軸２３の種々の領域において生じる張力ｔを、きわめて概略的なやり方で示している。どのようにして、軸２３の薄肉の領域が、引っ張りの集中が大きい領域となるのかに、注意すべきである。このような領域が、ひずみゲージを配置するための好ましい領域である。

しかしながら、軸において生じる引っ張り、したがってひずみゲージによって検出できる変形が、トルクのみに依存するのではなく、曲げおよび温度変化に起因する膨張ならびに／あるいは軸方向の力にも依存する点を、考慮しなければならない。とくには、軸の変形応力は一定でなく、クランクアームの角度位置に応じた最大値および最小値を有する。実際、公知のとおり、運転者がクランクアームに加える押しの力は、クランクアームがクランクアームを上にした垂直位置とクランクアームを前方にした水平位置との間の領域にあるときに、最大である。さらに、軸にトルクを伝達するクランクアームが、左側クランクアームだけであることも考慮しなければならない。なぜならば、右側クランクアームは、右側クランクアームに組み合わせられている前部スプロケット（そのような前部スプロケットへが、図８および９に符号５００で示されている）に直接にトルクを伝達するからである。次いで、前部スプロケットが、チェーンを介して後輪にトルクを伝達する。また、両方のクランクアームが軸に曲げ応力を生じさせ、したがって実際には運転者によってトルクが加えられていない場合でも、ひずみゲージが変形を検出しうることも、考慮されなければならない。

例えば、一体に接続されてホイートストンブリッジをなす図１ａ、１ｂ、および１ｃに示した４つのひずみゲージの代わりに、ただ１つのひずみゲージが使用される場合を考える。そのようなひずみゲージは、好ましくは、クランクアーム１７、１８が水平方向に対して４５°にあるときに軸の中立軸がクランクアーム１７、１８に対して位置する角度位置に相当する角度位置において、軸２３に組み合わせられる。中立軸の位置は、図１２ｂにおいてＺで示されており、ひずみゲージを配置することができる角度位置の種々の例が、３つの異なる動作状態（それぞれ、運転者がペダルを押し下げ始める瞬間、押しが最大である段階、および運転者がペダルの押し下げを止める瞬間）におけるクランクアーム１７、１８の位置を概略的に表わしている図１２ａ、１２ｃ、および１２ｄに、符号Ａによって示されている。図１２ａに示されているように、黒い丸によって示された理想的な角度に対して角度の許容範囲αをとることが可能であり、αは、好ましくは９０°に等しい。

次に、ひずみゲージの特定の形状を考えると、図１３に示されているように、大きさβの角度間隔での軸２３上への配置が好都合であり、βは、好ましくは４０°〜５０°の間であり、より好ましくは４５°に等しい。実際、運転者が左側クランクアーム１８を押し、軸２３にトルクＭが伝えられるとき、軸２３は、矢印Ｓ１の方向の伸びおよび矢印Ｓ２の方向の縮みを受けて変形する。この理由により、検出される信号の大きさができる限り大きくなるよう、ひずみゲージ１０１をその変形の方向が矢印Ｓ１に沿うように向けて配置することが好都合である。

図１４ａおよび１４ｂが、軸２３へのトルクを表わす信号であって、曲げ応力による影響が可能な限り少ない信号を検出するためのひずみゲージ１０１の別の配置を説明している。このような図において、どのように、いつクランクアーム、例えば右側クランクアーム１７において曲げ変形Ｆが最大値となり、他方のクランクアーム（例えば、左側クランクアーム１８）において、そのような変形がゼロになるのかに注目すべきである。次に、運転者が左側クランクアーム１８を押すときにのみ軸２３にトルクＭが存在する点に鑑み、ただ１つのひずみゲージ１０１を右側のベアリング１３（図１４ｂ）の位置に配置し、ケイデンスセンサ（あるいは、位置または運動センサ）が左側クランクアーム１８が押しの位置（すなわち、図１２ａの大きさαの角度範囲内）および好ましくは最大の押しの位置にあることを示しているときにのみ信号の検出を行うことによって、軸２３に加わるトルクのみに比例する信号を得ることが可能である。しかしながら、ひずみゲージ１０１を、０〜２０ｍｍの間のベアリング１３からの軸方向の距離ｘに配置してもよい。あるいは、クランクアーム１７、１８の位置を割り出して、運転者が右側クランクアーム１７を押しているときの右側ベアリング１３の位置のひずみゲージ１０１の検出信号を、運転者が左側クランクアーム１８を押しているときの左側ベアリング１４の位置のひずみゲージ１０１の検出信号から引き去るためにケイデンス信号を利用することによって、図１４ａに概略的に示されているように、ひずみゲージをそれぞれのベアリングに配置することも可能である。

次に、２つのひずみゲージが使用される場合を考える。図１５ａに示されているように、２つのひずみゲージ１０１を、それぞれの変形の方向が互いに直交するように向けつつ、任意の角度位置および任意の軸方向の位置にて軸２３上に配置することができる。このやり方で、曲げおよび／または引っ張り応力によって引き起こされる可能性のある影響を、差動測定によって取り除くことが可能である。２つのひずみゲージを古典的な１／２ブリッジの仕組みに従って接続することで、第１のひずみゲージによって生成される信号と第２のひずみゲージによって生成される信号との間の差が、軸２３に加わるトルクにのみ比例する。

図示はされていない別の構成においては、図１５ａのように２つのひずみゲージが重ねられるのではなく、直径において反対側の領域で軸に組み合わせられる。

しかしながら、とくに好ましい構成は、２組のひずみゲージ１０１が使用される図１５ｂに示した構成であり、これらがホイートストンブリッジの仕組み（図１ａ〜１ｃに示したものと同じ）に従って接続される。この構成においては、好都合なことに、検出信号の大きさが、図１５ａの構成において検出される信号よりも大きい。

本発明のボトムブラケットアセンブリ１の検出ユニット１００ａの別の実施の形態においては、ひずみゲージの代わりに、圧電素子、すなわち圧力が加えられたときに電位差を生成することができる素子が使用される。したがって、このような素子は、エネルギー源および信号生成器の両者として機能する。したがって、圧電素子が、運転者が左側クランクアームを押したときに圧縮されるように配置されたならば、得られる電位差は、運転者によってボトムブラケットアセンブリの軸に加えられるそのようなトルクに直接的に比例する信号である。

圧電素子によって生成されるエネルギーの大きさは大きくないため、図１ａ〜１ｃの増幅器、Ａ／Ｄ変換器、およびＲＦ送信器などといった電子部品への供給のために、さらなる電池が使用されることが好ましい。

図１６は、圧電素子３０１を備える検出ユニット１００ａが使用されている本発明のボトムブラケットアセンブリ１の第１の実施の形態を示している。とくには、圧電素子３０１が、軸部材２１、２２の端部２９、３０に設けられた前歯（好ましくは、Ｈｉｒｔｈ型である）の歯の相対する表面の間に配置されている。さらに詳細には、圧電素子３０１が、例えば歯の大きさを減らすことによって形成された適切な座３０１ａに収容されている。圧電素子３０１によって検出された信号の処理ユニット１０２、およびこの場合には処理ユニット１０２にのみ供給を行う電池１０３も、見て取ることができる。

処理ユニット１０２および電池１０３は、軸部材２１の空洞２１ａに収容される。処理ユニット１０２は、図１ａ〜１ｃに示した形式であってよい。

図１７および１８に示す検出ユニット１００ａの別の実施の形態においては、圧電素子３０１が、軸部材２２およびクランクアーム１８の前部結合歯の歯の相対する表面の間に収容される一方で、処理ユニット１０２および電池１０３は、軸部材２２の空洞２２ａに収容されている。

図１６〜１８の実施の形態においては、圧電素子３０１によって生成される信号が、圧電素子の外表面に加えられる圧力に直接的に比例し、すなわち左側クランクアーム１８のペダルを押す運転者によって軸部材２２に加えられるトルクに直接的に比例する。したがって、処理ユニット１０２からの信号は、運転者によってボトムブラケットアセンブリの軸（または、軸部材）に加えられるトルクに比例する。

図１９に示した検出ユニット１００ａのさらに別の実施の形態によれば、圧電素子３０１、電池２０３、および処理ユニット１０２が、この場合には溶融させた複合材料（例えば、炭素繊維）から好ましく製作されるクランクアームの本体に埋め込まれる。あるいは、上述の構成要素を、クランクアームの本体に製作される適切なポケット（図示せず）に挿入することができる。圧電素子の向きは、ペダル漕ぎの際にクランクアームの本体の当該領域に加わる圧縮によって、圧電素子の上面および下面に圧力が加わるような向きである。このような圧力も、ペダル漕ぎの際に運転者によって加えられるトルクに比例する値を有する。

さらに、検出された変形信号を、過大な（例えば、所定のしきい値を超える）変形にさらされており、したがって消耗が始まっている可能性があるためにクランクアームの交換が必要である旨を知らせるための警告信号としても使用することができる。

図２０が、圧電素子が、ナット３３の半径方向のフランジ３４と軸部材２１の内壁との間に配置されたワッシャ１３３で構成されている本発明のボトムブラケットアセンブリ１のさらなる実施の形態を示している。したがって、このようなワッシャ１３３を、圧電材料から製作することができる。軸部材２１、２２の端部２９、３０に設けられたＨｉｒｔｈ式の歯の特定の形状ゆえに、一方の軸部材から他方の軸部材へのトルクの伝達が、２つの軸部材を軸方向に分離させようとする力を生み、この理由で、ワッシャ１３３がナット３３の半径方向のフランジ３４に押し付けられる。

ここまで、本発明を自転車の可動部品に関して説明してきた。実際には、本発明を、例えば自転車のフレーム、座席ポスト、またはハンドル棒など、固定の部品にも適用できることを、当業者であれば容易に理解できるであろう。この場合、検出ユニットが、部品の第１の引っ張り状態から第２の引っ張り状態への移行を検出し、生成される信号を、例えば臨界張力への到達に対する警告信号、または部品の交換が必要である旨を知らせる警告信号として使用することができる。

例えば、図２１が、自転車４００を、検出ユニット１００ａを組み合わせることができる自転車の種々の構成部品の領域を強調表示して示している。図示のとおり、そのようなユニットを、例えば領域Ｂにおいてクランクアーム１７に、例えば領域Ｃにおいてボトムブラケットアセンブリの軸２３に、例えば領域Ｄにおいて自転車のフレーム４０１に、例えば領域Ｅにおいて座席ポスト４０２に、例えば領域Ｆにおいてハンドル棒４０３に、例えば領域Ｇにおいて車輪４０５のハブ４０４に、例えば領域Ｈにおいて車輪４０５のリム４０６に、などと組み合わせることが可能である。

また、本発明を、常に電気的なエネルギー源（電池または圧電結晶）、および部品に加わる応力に応じて変化する電気信号の生成器（圧電結晶そのもの、またはひずみゲージ）に関して説明した。しかしながら、他の種類のエネルギー源および信号も使用可能である。例えば、磁界または電磁界の発生源ならびにそのような磁界または電磁界を変化させるものを、使用することが可能である。好ましくは、エネルギー供給の信号および表示信号は、同じ種類（例えば、電気信号）であるが、そのような信号が別々の種類である場合（例えば、電気信号と磁気信号）を排除するものではない。

当業者であれば、上述の実施の形態の種々の特徴を組み合わせてさらなる実施の形態を得ることができること、およびそれらのすべてが、いかなる場合も、特許請求の範囲によって定められるとおりの本発明に包含されることを、理解できるであろう。

本発明の第１の実施の形態である自転車部品（この特定の場合には、ボトムブラケットアセンブリ）の概略の長手断面図である。 図１の部品の検出ユニットの別の実施の形態のブロック図を示している。 図１の部品の検出ユニットの別の実施の形態のブロック図を示している。 図１の部品の検出ユニットの別の実施の形態のブロック図を示している。 本発明の第２の実施の形態の自転車部品の概略の長手断面図である。 本発明の第３の実施の形態の自転車部品の概略の長手断面図である。 本発明の第４の実施の形態の自転車部品の概略の長手断面図である。 本発明の第５の実施の形態の自転車部品の概略の長手断面図である。 本発明の第６の実施の形態の自転車部品の概略の長手断面図である。 本発明の第７の実施の形態の自転車部品の概略の長手断面図である。 本発明の第８の実施の形態の自転車部品の一部分の概略の長手断面図である。 本発明の第９の実施の形態の自転車部品の概略の長手断面図である。 本発明の第１０の実施の形態の自転車部品の概略の長手断面図である。 トルクが加えられたボトムブラケットアセンブリの軸の引っ張りの状態を示す概略図である。 （ａ）は、押しを開始する状態における図１１の軸に対するボトムブラケットアセンブリのクランクアームの位置を示す概略図である。（ｂ）は、押しを開始する状態における図１１の軸の引っ張りの状態を示す概略図である。（ｃ）は、最大の押しの状態における図１１の軸に対するクランクアームの位置を示す概略図である。（ｄ）は、押しの終わりの状態における図１１の軸に対するクランクアームの位置を示す概略図である。 図１１の軸上のひずみゲージの好ましい位置を示す概略図である。 クランクアームが第１の動作位置にある状態において、曲げおよびねじりの応力が加わるときの図１１の軸の引っ張りの状態、およびひずみゲージの好ましい配置構成を示す概略図である。 クランクアームが第２の動作位置にある状態において、曲げおよびねじりの応力が加わるときの図１１の軸の引っ張りの状態、およびひずみゲージの好ましい配置構成を示す概略図である。 図１１の軸への２つのひずみゲージのさらなる配置構成を示す概略図である。 図１１の軸へのひずみゲージのとくに好ましい配置構成を示す概略図である。 本発明の部品のさらなる実施の形態の側面図である。 本発明の部品のさらなる実施の形態の分解斜視図である。 図１７の拡大詳細を示す図である。 本発明の部品のさらなる実施の形態の分解斜視図である。 本発明の部品のさらなる実施の形態の概略の長手断面図である。 本発明の部品を組み入れた自転車の側面図である。

Claims (86)

1. 計器を備えた自転車部品（１）であって、
   自身（１）に加えられた応力を表わす少なくとも１つのパラメータの検出ユニット（１００ａ）を有しており、
   単一の部品、あるいはお互いに対して動くことのない複数の部品からなっている部品（１）。
2. 請求項１において、自転車の走行時に自転車のフレームに対して可動であり、
   前記検出ユニット（１００ａ）が、自身（１）と一緒に１つの部品として自転車のフレームに対して可動である部品（１）。
3. 請求項２において、回転軸（Ｘ）を中心として回転できる本体を有しており、前記検出ユニット（１００ａ）が、該本体と一緒に１つの部品として回転する部品（１）。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす少なくとも１つの信号の少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）を有している部品（１）。
5. 請求項４において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）に組み合わせられた少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）を有している部品（１）。
6. 請求項４または５において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）によって生成された信号を前記検出ユニット（１００ａ）の外部に伝達する少なくとも１つの送信装置（２０２、１５４、２０６、２０７、２０９、２１０）を有している部品（１）。
7. 請求項４または６のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）によって生成された信号の少なくとも１つの処理ユニット（１０２）をさらに有している部品（１）。
8. 請求項１〜７のいずれか一項において、複合材料から作られており、前記検出ユニット（１００ａ）が、少なくとも部分的に前記複合材料中に組み入れられている部品（１）。
9. 請求項１〜７のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、自身（１）の少なくとも１つの空洞（２１ａ、２２ａ、１７ａ）に少なくとも部分的に収容されている部品（１）。
10. 請求項９において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）に組み合わせられた少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）を有し、
    前記少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）が、前記少なくとも１つの空洞（２１ａ、２２ａ、１７ａ）に収容されている部品（１）。
11. 請求項９または１０において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）に組み合わせられた少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）を有し、
    前記少なくとも１つの送信装置（２０２、１５４）が、前記少なくとも１つの空洞（２１ａ、２２ａ、１７ａ）に収容されている部品（１）。
12. 請求項９〜１１のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）に組み合わせられた少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）を有し、
    前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）が、前記少なくとも１つの空洞（２１ａ、２２ａ、１７ａ）に収容されている部品（１）。
13. 請求項９〜１２のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記少なくとも１つの空洞（２１ａ、２２ａ、１７ａ）に完全に収容されている部品（１）。
14. 請求項９〜１１のいずれか一項において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）が、自身（１）の外表面に組み合わせられている部品（１）。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項において、前記パラメータが、自身（１）の引っ張りの状態を表わす信号である部品（１）。
16. 請求項１５において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）によって生成された信号の少なくとも１つの処理ユニット（１０２）をさらに有し、
    前記処理ユニット（１０２）が、自身（１）の引っ張りの状態を表わす前記信号を、基準信号と比較する部品（１）。
17. 請求項１５または１６において、自身（１）の引っ張りの状態を表わす前記信号が、ペダル漕ぎの際に運転者によって自身（１）に加えられるトルクを表わしている部品（１）。
18. 請求項１において、ボトムブラケットアセンブリの軸（２１、２２、２３）、クランクアーム（１７、１８）、ボトムブラケットアセンブリ、ボトムブラケットアセンブリのねじ山付きの部材（３３）、車輪（４０５）のハブ（４０４）、車輪（４０５）のリム（４０６）、自転車のフレーム、座席ポスト（４０２）、ハンドル棒（４０３）を含むグループから選択される任意の１つである部品（１）。
19. 請求項６〜１７のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）に組み合わせられた少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）を有し、
    ボトムブラケットアセンブリ（１）であって、
    軸（２３）および該軸（２３）の自由端部（２７、２８）に組み合わせられた少なくとも１つのクランクアーム（１７、１８）を含んでおり、
    前記少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）および前記少なくとも１つの送信装置（２０２、１５４）が、前記軸（２３）に組み合わせられ、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１）が、前記少なくとも１つのクランクアーム（１７、１８）に組み合わせられている部品（１）。
20. 請求項６〜１７のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）に組み合わせられた少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）を有し、
    ボトムブラケットアセンブリ（１）であって、軸（２３）および該軸（２３）にねじ込まれる少なくとも１つのねじ山付きの部材（３３）を含んでおり、
    前記少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）および前記少なくとも１つの送信装置（２０２、１５４）が、前記軸（２３）に組み合わせられ、
    前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１）が、前記少なくとも１つのねじ山付きの部材（３３）に組み合わせられている部品（１）。
21. 請求項２０において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１）が、前記少なくとも１つのねじ山付きの部材（３３）に組み合わせられる中間支持部材に組み合わせられる部品（１）。
22. 請求項６〜１８のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）に組み合わせられた少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）を有し、
    前記少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）および前記少なくとも１つの送信装置（２０２）が、電気コネクタ（１０４、１０５ａ、１０５ｂ、１０６）を介して一体に接続されている部品（１）。
23. 請求項６〜２１のいずれか一項において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１）および前記少なくとも１つの送信装置（２０２）が、電気ケーブルを介して一体に接続されている部品（１）。
24. 請求項５〜２３のいずれか一項において、前記少なくとも１つのエネルギー供給源が、少なくとも１つの電池（１０３）を含んでいる部品（１）。
25. 請求項２４において、前記少なくとも１つの電池（１０３）が、充電可能である部品（１）。
26. 請求項２５において、前記少なくとも１つの電池（１０３）が、誘導によって充電可能である部品（１）。
27. 請求項５〜２３のいずれか一項において、前記少なくとも１つのエネルギー供給源が、少なくとも１つの圧電素子（３０１）を含んでいる部品（１）。
28. 請求項２４〜２６のいずれか一項において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器が、前記少なくとも１つの電池（１０３）に接続された少なくとも１つのひずみゲージ（１０１）を含んでいる部品（１）。
29. 請求項２８において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器が、直角な方向に従って配置された２つのひずみゲージ（１０１）を含んでいる部品（１）。
30. 請求項２９において、前記２つのひずみゲージ（１０１）が、互いに上下に配置されている部品（１）。
31. 請求項２９において、前記２つのひずみゲージ（１０１）が、自身（１）の軸方向の反対の領域に配置されている部品（１）。
32. 請求項２８〜３１のいずれか一項において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器が、２組のひずみゲージ（１０１）を含んでいる部品（１）。
33. 請求項２８において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器が、ひずみゲージブリッジを形成するように接続された４つのひずみゲージ（１０１）を含んでいる部品（１）。
34. 請求項６〜３３のいずれか一項において、前記少なくとも１つの送信装置が、摺動接点部（２０６、２０７）を含んでいる部品（１）。
35. 請求項６〜３３のいずれか一項において、前記少なくとも１つの送信装置が、無線送信器（２０２）を含んでいる部品（１）。
36. 請求項３５において、前記無線送信器（２０２）が、外部に向かって開いた自身（１）の少なくとも１つの空洞（２１ａ）に収容されたアンテナ（１５４）を含んでいる部品（１）。
37. 請求項６〜３３のいずれか一項において、前記少なくとも１つの送信装置が、１組のソレノイド（２０９、２１０）を含んでいる部品（１）。
38. 請求項６〜３７のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記少なくとも１つの送信装置（２０２、１５４、２０６、２０７、２０９、２１０）の第１のエネルギー供給装置を有している部品（１）。
39. 請求項３８において、前記第１のエネルギー供給装置が、前記エネルギー供給源（１０３）である部品（１）。
40. 請求項３８において、前記第１のエネルギー供給装置が、さらなるエネルギー源（１０７）である部品（１）。
41. 請求項６〜４０のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１）と前記少なくとも１つの送信装置（２０２、１５４、２０６、２０７、２０９、２１０）との間に配置された少なくとも１つの信号増幅器（２００）を有している部品（１）。
42. 請求項４１において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記少なくとも１つの信号増幅器（２００）の第２のエネルギー供給装置を有している部品（１）。
43. 請求項４２において、前記第２のエネルギー供給装置が、前記エネルギー供給源（１０３）である部品（１）。
44. 請求項４２において、前記第２のエネルギー供給装置が、さらなるエネルギー源（１０７）である部品（１）。
45. 請求項５〜４４のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、前記少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）を動作させるためのスイッチを有している部品（１）。
46. 請求項４５において、前記スイッチが、運動センサ（２０３）を有している部品（１）。
47. 請求項１〜４６のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、動作表示器ＬＥＤを有している部品（１）。
48. 請求項１〜４７のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、較正または診断スイッチを有している部品（１）。
49. 請求項１〜４８のいずれか一項において、前記検出ユニット（１００ａ）が、ケイデンスセンサ（２０３）を有している部品（１）。
50. 請求項２７〜４９のいずれか一項において、前記少なくとも１つの圧電素子（３０１）が、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器を構成している部品（１）。
51. 自転車部品（１）に備えられる検出ユニット（１００ａ）であって、
    前記部品（１）の少なくとも１つの空洞（２１ａ、２２ａ、１７ａ）に挿入できるように構成されていることを特徴とする検出ユニット（１００ａ）。
52. 請求項５１において、外側ハウジングケース（１００）を有することを特徴とする検出ユニット（１００ａ）。
53. 請求項５１または５２において、前記少なくとも１つの空洞（２１ａ、２２ａ、１７ａ）に挿入できるねじ山付きの部材（３３）に固定的に組み合わせることができる検出ユニット（１００ａ）。
54. 請求項５１〜５３のいずれか一項において、前記部品（１）に加わる応力を表わす少なくとも１つの信号の少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）を有している検出ユニット（１００ａ）。
55. 請求項５４において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）に組み合わせられた少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）をさらに有している検出ユニット（１００ａ）。
56. 請求項５４または５５において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０２、３０１）によって生成された信号を自身（１００ａ）の外部に伝達する少なくとも１つの送信装置（２０２、１５４、２０６、２０７、２０９、２１０）を有している検出ユニット（１００ａ）。
57. 請求項５４〜５６のいずれか一項において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）によって生成された信号の少なくとも１つの処理ユニット（１０２）をさらに有している検出ユニット（１００ａ）。
58. 請求項５６または５８において、前記部品（１）に加わる応力を表わす少なくとも１つの信号の少なくとも１つの生成器（１０１、３０１）を有し、
    前記少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）および前記少なくとも１つの送信装置（２０２）が、電気コネクタ（１０４、１０５ａ、１０５ｂ、１０６）を介して一体に接続されている検出ユニット（１００ａ）。
59. 請求項５６〜５８のいずれか一項において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１）および前記少なくとも１つの送信装置（２０２）が、電気ケーブルを介して一体に接続されている検出ユニット（１００ａ）。
60. 請求項５５〜５９のいずれか一項において、前記少なくとも１つのエネルギー供給源が、少なくとも１つの電池（１０３）を含んでいる検出ユニット（１００ａ）。
61. 請求項６０において、前記少なくとも１つの電池（１０３）が、充電可能である検出ユニット（１００ａ）。
62. 請求項６１において、前記少なくとも１つの電池（１０３）が、誘導によって充電可能である検出ユニット（１００ａ）。
63. 請求項５５〜５９のいずれか一項において、前記少なくとも１つのエネルギー供給源が、少なくとも１つの圧電素子（３０１）を含んでいる検出ユニット（１００ａ）。
64. 請求項６０〜６３のいずれか一項において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器が、前記少なくとも１つの電池（１０３）に接続された少なくとも１つのひずみゲージ（１０１）を含んでいる検出ユニット（１００ａ）。
65. 請求項６４において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器が、２つのひずみゲージ（１０１）を含んでいる検出ユニット（１００ａ）。
66. 請求項６５において、前記２つのひずみゲージ（１０１）が、互いに上下に配置されている検出ユニット（１００ａ）。
67. 請求項６４〜６６のいずれか一項において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器が、２組のひずみゲージ（１０１）を含んでいる検出ユニット（１００ａ）。
68. 請求項６４において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器が、ひずみゲージブリッジを形成するように接続された４つのひずみゲージ（１０１）を含んでいる検出ユニット（１００ａ）。
69. 請求項５４〜６８のいずれか一項において、前記少なくとも１つの送信装置が、摺動接点部（２０６、２０７）を含んでいる検出ユニット（１００ａ）。
70. 請求項５４〜６９のいずれか一項において、前記少なくとも１つの送信装置が、無線送信器（２０２）を含んでいる検出ユニット（１００ａ）。
71. 請求項７０において、前記無線送信器（２０２）が、アンテナ（１５４）を含んでいる検出ユニット（１００ａ）。
72. 請求項５４〜６９のいずれか一項において、前記少なくとも１つの送信装置が、１組のソレノイド（２０９、２１０）を含んでいる部品（１）。
73. 請求項５４〜７２のいずれか一項において、前記少なくとも１つの送信装置（２０２、１５４、２０６、２０７、２０９、２１０）の第１のエネルギー供給装置を有している検出ユニット（１００ａ）。
74. 請求項７３において、前記第１のエネルギー供給装置が、前記エネルギー供給源（１０３）である検出ユニット（１００ａ）。
75. 請求項７３において、前記第１のエネルギー供給装置が、さらなるエネルギー源（１０７）である検出ユニット（１００ａ）。
76. 請求項５４〜７５のいずれか一項において、前記応力を表わす信号の前記少なくとも１つの生成器（１０１）と前記少なくとも１つの送信装置（２０２、１５４、２０６、２０７、２０９、２１０）との間に配置された少なくとも１つの信号増幅器（２００）を有している検出ユニット（１００ａ）。
77. 請求項７６において、前記少なくとも１つの信号増幅器（２００）の第２のエネルギー供給装置を有している検出ユニット（１００ａ）。
78. 請求項７７において、前記第２のエネルギー供給装置が、前記エネルギー供給源（１０３）である検出ユニット（１００ａ）。
79. 請求項７７において、前記第２のエネルギー供給装置が、さらなるエネルギー源（１０７）である検出ユニット（１００ａ）。
80. 請求項５５〜７９のいずれか一項において、前記少なくとも１つのエネルギー供給源（１０３）を動作させるためのスイッチを有している検出ユニット（１００ａ）。
81. 請求項８０において、前記スイッチが、運動センサ（２０３）を有している検出ユニット（１００ａ）。
82. 請求項５１〜８１のいずれか一項において、動作表示器ＬＥＤを有している検出ユニット（１００ａ）。
83. 請求項５１〜８１のいずれか一項において、較正または診断スイッチを有している検出ユニット（１００ａ）。
84. 請求項５１〜８３のいずれか一項において、ケイデンスセンサ（２０３）を有している検出ユニット（１００ａ）。
85. 請求項６３〜８４のいずれか一項において、前記少なくとも１つの圧電素子（３０１）が、前記少なくとも１つの信号生成器を構成している検出ユニット（１００ａ）。
86. 請求項１〜５０のいずれか一項に記載の計器付き部品（１）を有している自転車（４００）。
    

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