JP2017013657A

JP2017013657A - ペダリング状態計測装置、並びにこれを用いた自転車およびフィッティング装置

Info

Publication number: JP2017013657A
Application number: JP2015133009A
Authority: JP
Inventors: 翔阪本; Sho Sakamoto; 高尾　浩二; Koji Takao; 浩二高尾; 安弘中西; Yasuhiro Nakanishi
Original assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd; Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd; Bridgestone Corp
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2017-01-19

Abstract

【課題】ペダル角度および踏力を同時に計測し、ペダルトルクを正確に算出することで、従来よりも精度の高いペダリングスキルの評価を行うことができるペダリング状態計測装置、これを用いた自転車およびフィッティング装置を提供する。【解決手段】車体に回転自在に連結されたクランク１に装着可能なペダリング状態計測装置１０であり、少なくとも１つの踏力センサ２と、角速度センサ３と、を備えてなる。【選択図】図１

Description

本発明は、ペダリング状態計測装置、並びにこれを用いた自転車およびフィッティング装置に関し、詳しくは、ペダル角度および踏力を同時に計測し、ペダルトルクを正確に算出することで、従来よりも精度の高いペダリングスキルの評価を行うことができるペダリング状態計測装置、並びにこれを用いた自転車およびフィッティング装置に関する。

自転車におけるペダリングは、自転車のクランクに設けられたペダルに対して、運転者が踏力を加えることで成り立っている。このような自転車のペダリングにおいて、クランクの回転にともなって発生する踏力変動によるクランクの回転角速度等の変化は、運転者のペダリングスキルにより異なる。したがって、初級サイクリストが効率的なペダリングスキルを習得しようとする場合や、さまざまな実走行環境下におけるペダリングスキルを運転者が把握するためには、ペダルに対する踏力によって変化するペダリング状態を適切に計測することが重要になる。

例えば、非特許文献１では、ワイヤレスのモーションセンサを自転車のクランクアームに装着し、クランクアームの回転角を計測するシステムが提案されている。非特許文献１によれば、２軸加速度センサおよび角速度センサを備えた、小型のワイヤレスモーションセンサーをクランクアームに取り付け、クランクアームの回転角を記録することで、従来のモーションキャプチャーデバイスを用いた場合よりも、正確で信頼性の高いデータを得ることができる。

Tomoki Kitawaki,"A measurement system for the bicycle crank angle using a wireless motion sensor attached to the crank arm.",Journal of Science and Cycling,2013,2(2):13-19

しかしながら、実走行中の自転車の踏力を測定することは困難であり、種々の工夫が凝らされているが、これらの工夫が走行挙動に様々な悪影響を及ぼしており、正確なペダル踏力の計測を困難にしていた。また、従来は、ペダル角度を直接計測してはおらず、踏力測定装置ではエンコーダによりペダル角度を間接的に計測していたにすぎず、踏力とペダルの運動とが直接どのような関係にあるのかは、十分に把握できてはいなかった。さらに、ペダル角度に加えてペダル内での踏力の分布についても計測を行うことで、ペダル内における運転者の踏力分布も把握することができ、これにより、自転車のペダリング効率をさらに向上させることが可能であると考えられる。

そこで、本発明の目的は、ペダル角度および踏力を同時に計測し、ペダルトルクを正確に算出することで、従来よりも精度の高いペダリングスキルの評価を行うことができるペダリング状態計測装置、並びにこれを用いた自転車およびフィッティング装置を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、ペダル角度を直接計測するために、ペダリング状態計測装置に角速度センサ（ジャイロセンサ）を組み込み込むことで、ペダル角度および踏力を同時に計測してペダルトルクを正確に算出することができ、これにより、従来よりも精度の高いペダリングスキルの評価を行うことが可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のペダリング状態計測装置は、車体に回転自在に連結されたクランクに装着可能なペダリング状態計測装置において、
少なくとも１つの踏力センサと、角速度センサと、を備えてなることを特徴とするものである。

本発明のペダリング状態計測装置においては、少なくとも１つの前記踏力センサがペダル軸よりも走行方向前方に配置され、かつ、少なくとも１つの前記踏力センサが前記ペダル軸よりも走行方向後方に配置されていることが好ましい。また、本発明のペダリング状態計測装置においては、前記角速度センサが底面側に配置されていることが好ましい。

また、本発明の自転車は、本発明のペダリング状態計測装置を備えてなることを特徴とするものである。

さらに、本発明のフィッティング装置は、本発明のペダリング状態計測装置を備えてなることを特徴とするものである。

本発明によれば、ペダル角度および踏力を同時に計測し、ペダルトルクを正確に算出することで、従来よりも精度の高いペダリングスキルの評価を行うことができるペダリング状態計測装置、並びにこれを用いた自転車およびフィッティング装置を提供することができる。

本発明の一好適な実施の形態に係るペダリング状態計測装置の概略正面図である。本発明の一好適な実施の形態に係るペダリング状態計測装置の概略側面図である。ペダルトルクＴとペダル角度θと踏力Ｆとの関係を示す概略図である。本発明の一好適な実施の形態に係る自転車の概略側面図である。本発明の一好適な実施の形態に係るフィッティング装置の概略側面図である。

以下、本発明のペダリング状態計測装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一好適な実施の形態に係るペダリング状態計測装置の概略正面図であり、図２は、本発明の一好適な実施の形態に係るペダリング状態計測装置の概略側面図である。本発明のペダリング状態計測装置１０は、図示するように、車体に回転自在に取り付けられたクランク１に取り付けるものである。すなわち、本発明のペダリング状態計測装置はペダル型であり、走行挙動に与える悪影響を最小限に抑え、正確なペダル踏力の計測を可能にしている。ここで車体とは、自転車に限られず、フィッティング装置等も含む。

本発明のペダリング状態計測装置１０は、少なくとも１個（図示例においては２個）の踏力センサ２と、角速度センサ３と、を備えてなる。図示例においては、ペダリング状態計測装置１０は、ペダル軸４および軸受け５により回転可能にクランク１に取り付けられている。踏力センサ２と、角速度センサ３と、を備えるにことより、ペダリング時における踏力と同時にペダル角度の計測も可能としている。得られた踏力とペダル角度からペダルトルクを算出することで、従来よりも、実走行環境における運転者のペダリングスキルを詳細に評価することが可能になる。また、自転車の販売店等におけるフィッティング装置に、本発明のペダリング状態計測装置１０を取り付けることで、ユーザーに対する適切なアドバイス等が可能になる。なお、ペダルトルクＴは、ペダル角度θと踏力Ｆとを用いて、下記式、
Ｔ＝Ｆｃｏｓθ
にて表すことができる。ペダル角θは踏力Ｆの向きと、ペダルトルクＦの向きと、がなす角度をいう。図３は、ペダルトルクＴとペダル角度θと踏力Ｆとの関係を示す概略図である。

図１、２に示すように、本発明のペダリング状態計測装置１０においては、ペダル軸４よりも走行方向前方および走行方向後方に、それぞれ少なくとも１個ずつ（図示例では１個ずつ）、合計２個以上（図示例では２個）の踏力センサ２が設けられていることが好ましい。これにより、ペダリング時におけるペダル内の踏力分布を計測することができる。すなわち、ペダリングの際、運転者によってペダルの前方に踏力が加わるのか、ペダルの後方に踏力が加わるのか、については個人差がある。そこで、踏力センサ２をペダル軸４よりも走行方向前方および後方に配置することで、ペダリング時において、ペダル前方に踏力が加わるのか、ペダル後方に踏力が加わるのかを計測することが可能となりる。その結果、運転者のペダリングスキルのさらなる向上や、種々の走行条件におけるペダリング状態の詳細な分析、販売店等でのユーザーへの適切なアドバイス等を効果的に行うことが可能となる。

図１、２に示す例においては、ペダリング状態計測装置１０に配置された踏力センサ２は、ペダル軸４を挟んでその前後に１個ずつ、合計２個であるが、本発明においてはこれに限られるものではない。例えば、ペダル軸４よりも走行方向前方に、左右にそれぞれ１個ずつ、ペダル軸４よりも走行方向後方に、左右それぞれ１個ずつ、合計４個の踏力センサを配置してもよい。これにより、ペダリング時における踏力分布を、ペダル内の前後だけでなく、左右においても把握することができ、より正確なペダリングスキルの評価を行うことが可能になる。

また、本発明のペダリング状態計測装置１０においては、角速度センサ３は、ペダリング状態計測装置１０の底面側に配置することが好ましい。角速度センサ３を底面に配置することで、ペダリング状態計測装置１０の底面の厚みがまし、角速度センサ３の重みと厚みが増したことによる重量増加分とにより重心が底面側に移る。これにより、常にペダリング状態計測装置１０の底面は下を向くことになり、ペダリング状態計測装置１０の天面と底面とがさかさまになることを防止することができる。

本発明のペダリング状態計測装置１０は、そのペダル軸４を一般車と共通するものとすることが好ましい。これにより、一般車やフィッティング装置に本発明のペダリング状態計測装置１０を取り付けることが容易になり、本発明のペダリング状態計測装置１０の汎用性が向上する。

本発明のペダリング状態計測装置１０は、少なくとも１つの踏力センサ２と、角速度センサ３と、を有することのみが重要であり、これにより、ペダル角度および踏力を同時に計測し、ペダルトルクを正確に算出することで、従来よりも精度の高いペダリングスキルの評価を行うことが可能とするものである。したがって、本発明のペダリング状態計測装置１０に用いる踏力センサ２および角速度センサ３等については、特に制限はない。例えば、踏力センサ２としては従来から用いられている既知のものを用いればよい。また、角速度センサ３についても、既知のものを用いることができる。角速度センサ３としては、例えば、（株）ＡＴＲ−Ｐｒｏｍｏｔｉｏｎｓの小型無線多機能センサ（ＴＳＮＤ１２１）等を用いることができる。

次に、本発明の自転車について説明する。
本発明の自転車は、本発明のペダリング状態計測装置１０を備えてなるものである。本発明のペダリング状態計測装置１０のペダル軸４を一般車と共通のものとすれば、一般車のペダルに代えて本発明のペダリング状態計測装置１０を取り付けることが可能であり、これにより、さまざまな実走行環境下におけるペダリングスキルを、運転者が把握、評価できるようになる。

本発明の自転車においては、クランクに本発明のペダリング状態計測装置を取り付けられるものであれば、それ以外の構成について、特に制限はない。図４に、本発明の一好適な実施の形態に係る自転車の概略側面図を示す。図示する自転車１００は、本体フレーム１０１と、本体フレーム１０１に設けられた前輪１０２、後輪１０３、サドル１０４、ハンドル１０５およびクランク軸１０６と、クランク軸１０６に対して左右両側に設けられたクランク１０７およびクランク１０７に設けられたペダルとを備えている。この自転車１００のペダルに代えて、本発明のペダリング状態計測装置１０を装着し、ペダリング状態計測装置１０に運転者が踏力を作用させることでクランク１０７を介してクランク軸１０６が回転し、このクランク軸１０６の回転がスプロケット１０８やチェーン１０９等を介して後輪１０３に伝達され、自転車１００が走行可能となる。

次に、本発明のフィッティング装置について説明する。
本発明のフィッティング装置は、本発明のペダリング状態計測装置を備えてなるものである。本発明のフィッティング装置としては、例えば、床上等に設置される設置型のものを挙げることができる。フィッティング装置としては、従来から用いられているものを用いることができ、従来のフィッティング装置のペダルを、本発明のペダリング状態計測装置に置き換えればよい。これにより、ペダリング状態の詳細な分析、販売店等でのユーザーへの適切なアドバイス等を効果的に行うことが可能となる。

本発明のフィッティング装置においては、クランクに本発明のペダリング状態計測装置を取り付けられるものであれば、それ以外の構成について、特に制限はない。図５に、本発明の一好適な実施の形態に係るフィッティング装置の概略側面図を示す。図示する設置型のフィッティング装置２００は、フレーム基台２０１の前部にハンドル調整部２０２が上下自在に設置され、後部にサドル調整部２０３が上下自在に設置されている。また、ハンドル調整部２０２の上端水平部にハンドルバー２０４が前後調整自在に設置されている。さらに、サドル調整部２０３の上端水平部に対してサドル２０５が前後調整自在に設置されている。

図示例においては、ハンドルバー２０４の中央上部には測定値等表示部２０６が設置されている。また、サドル調整部２０３のほぼ延長線上のフレーム基台２０１の適宜位置にはクランク２０７が回動自在に軸支されている。さらに、フレーム基台２０１の上部側面の適宜位置には負荷付与手段に接続される負荷設定レバー２０８が設置される。このフィッティング装置２００のクランク２０７に、ペダルとして本発明のペダリング状態計測装置１０を装着し、ペダリング状態計測装置１０に対して、ユーザーが踏力を作用させることにより、クランク２０７を介してクランク軸２０９が回転し、ペダリング時のペダル内の踏力の分布やペダル角度を計測することが可能になる。また、本発明の自転車１００やフィッティング装置２００には、クランク軸１０６、２０９にも角速度センサを装着し、あわせてクランク角度を計測可能としてもよい。

１クランク
２踏力センサ
３角速度センサ
４ペダル軸
５軸受け
１０ペダリング状態計測装置
１００自転車
１０１本体フレーム
１０２前輪
１０３後輪
１０４サドル
１０５ハンドル
１０６クランク軸
１０７クランク
１０８スプロケット
１０９チェーン
２００フィッティング装置
２０１フレーム基台
２０２ハンドル調整部
２０３サドル調整部
２０４ハンドルバー
２０５サドル
２０６測定値等表示部
２０７クランク
２０８負荷設定レバー
２０９クランク軸

Claims

車体に回転自在に連結されたクランクに装着可能なペダリング状態計測装置において、
少なくとも１つの踏力センサと、角速度センサと、を備えてなることを特徴とするペダリング状態計測装置。
少なくとも１つの前記踏力センサがペダル軸よりも走行方向前方に配置され、かつ、少なくとも１つの前記踏力センサが前記ペダル軸よりも走行方向後方に配置されている請求項１記載のペダリング状態計測装置。
前記角速度センサが底面側に配置されている請求項１または２記載のペダリング状態計測装置。
請求項１〜３のうちいずれか一項記載のペダリング状態計測装置を備えてなることを特徴とする自転車。
請求項１〜３のうちいずれか一項記載のペダリング状態計測装置を備えてなることを特徴とするフィッティング装置。