JP4892494B2 - 自転車のチェーン力を測定する方法および装置 - Google Patents
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- G01L5/13—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the tractive or propulsive power of vehicles
Description
|FK|=|FL|+|FR| (1)
10 フレーム
10L、10R フレーム管
11L、11R ドロップアウト
20 後輪
21 後部軸
24 車輪ハブ
25 チェーン車輪
26 チェーン
31、32 力センサ
Claims (30)
- チェーン力センサが一体形成されたドロップアウト(50、200、300、400)であって、
自転車フレーム(10)に接続するフレーム接続部分(53、210、310、410)と、
車輪軸(21)に接続する軸受容部分(51、220、320、420)と、
前記フレーム接続部分(53、210、310、410)と前記軸受容部分(51、220、320、420)との間の弾性変形可能な推移部分(61、62、230、330、430)と、
前記フレーム接続部分(53、210、310)と前記軸受容部分(51、220、320)との間の相互変位と、前記推移部分(61、62、230、330、430)の変形とを示す測定信号を提供するための少なくとも1個のセンサ(70、370、470)とを備えている
ことを特徴とするドロップアウト。 - 前記弾性変形可能な推移部分(61、62)が、前記軸受容部分(51)を前記フレーム接続部分(53)に結合させるための、少なくとも2本の鉛直な脚(61、62))を備え、前記脚(61、62)が、曲げを介し、前記軸受容部分(51)を前記フレーム接続部分(53)に関連して、前記軸の前記長手方向に対し垂直な変位方向へ水平に変位させることを特徴とする請求項1に記載のドロップアウト。
- 前記ドロップアウト(50)の変形を検出する少なくとも1個の変形センサ(70)をさらに設けたことを特徴とする請求項1または2に記載のドロップアウト。
- 前記変形センサ(70)が、鉛直に向いた中心本体(72)を備え、前記中心本体の第1端部(73)が前記ドロップアウト(50)の前記フレーム接続部分(53)に接続しており、反対側の端部(74)が前記軸受容部分(51)に接続しており、
前記中心本体(72)の少なくとも1つの表面上に曲げセンサ(75)が配置されており、前記曲げセンサは少なくとも1個のひずみ計を備えることが好ましい
ことを特徴とする請求項3に記載のドロップアウト。 - 前記軸受容部分(320)が、少なくとも1本の曲げアーム(361、362)の手段によって前記フレーム接続部分(310)に結合した測定部分(323)を設けており、前記アーム(361、362)が、曲げを介して、前記軸受容部分(320)を前記フレーム接続部分(310)に関連して、前記軸の長手方向に対し垂直な変位方向へ水平に変位(373)させることが可能になり、
前記ドロップアウトが、前記水平変位(373)を測定する検出手段(370、372)を設けている
ことを特徴とする請求項1に記載のドロップアウト。 - 前記検出手段(370、372)が、磁石要素(372)と磁石センサ(370)、好ましくはホールセンサとを備え、
前記磁石要素(372)が前記軸受容部分(320)に取り付けられ、前記磁石センサ(370)が前記フレーム接続部分(310)に取り付けられるか、あるいは、前記磁石要素(372)が前記フレーム接続部分(310)に取り付けられ、前記磁石センサ(370)が前記軸受容部分(320)に取り付けられる
ことを特徴とする請求項5に記載のドロップアウト。 - 前記磁石センサ(370)がセンサ表面(371)を有し、前記磁石センサ(370)は、前記センサ表面(371)が前記変位方向に平行となるよう搭載されていることを特徴とする請求項6に記載のドロップアウト。
- 前記軸受容部分のストロークリミッタとしての停止部(63)をさらに設けていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のドロップアウト。
- 前記弾性変位可能な推移部分(230、430)が、一方が他方の上に鉛直方向に配置された少なくとも2本の接続アーム(232、233、432、433)を備え、前記アームが前記軸受容部分(220、420)を前記フレーム接続部分(210、410)に結合し、前記アーム(232、233、432、433)が、鉛直な軸(234、434)の周囲での曲げを介して、前記フレーム接続部分(210、410)に関連した前記軸受容部分(220、420)の水平な曲げを可能にすることを特徴とする請求項1に記載のドロップアウト。
- 前記ドロップアウトの曲げを検出する少なくとも1個の変形センサをさらに備えることを特徴とする請求項9に記載のドロップアウト。
- 前記変形センサが実質的に水平に向いた材料ブリッジ(241)を備え、前記材料ブリッジの一端が前記フレーム接続部分(210)に接続し、他端は前記軸受容部分(220)に接続しており、
前記材料ブリッジ(241)の少なくとも1つの表面上に曲げセンサ(242)が配置されており、前記曲げセンサが少なくとも1つのひずみ計を備えることが好ましい
ことを特徴とする請求項10に記載のドロップアウト。 - 前記ドロップアウトが、水平に向いた測定リップ(424)をさらに備え、前記推移部分(430)が前記鉛直な軸(434)の周囲で屈曲する際に、前記測定リップ(424)の自由端部が前記フレーム接続部分(410)に対して水平に変位方向に変位するよう、前記測定リップの自由端部が前記軸受容部分(420)に対して固定されることを特徴とする請求項9に記載のドロップアウト。
- 前記センサ(470)が、前記測定リップ(424)の自由端部と前記フレーム接続部分(410)との前記相互変位を表す測定信号を提供するように構成されていることを特徴とする請求項12に記載のドロップアウト。
- 磁石要素(472)と磁石センサ(470)、好ましくはホールセンサをさらに備え、前記磁石要素(472)が前記測定リップ(424)の前記自由端部に取り付けられ、前記測定センサ(470)が前記フレーム接続部分(410)に取り付けられており、あるいは、前記磁石要素(472)が前記フレーム接続部分(410)に取り付けられ、前記磁石センサ(470)が前記測定リップ(424)の自由端部に取り付けられていることを特徴とする請求項13に記載のドロップアウト。
- 前記磁石センサ(470)がセンサ表面(471)を有し、前記磁石センサ(470)は、前記表面(471)が前記変位方向に平行になるよう搭載されることを特徴とする請求項14に記載のドロップアウト。
- フレーム(10)内の少なくとも1つの接続点(22、23)に固定された軸(21)の周囲で回転可能な本体(20)上に係合した駆動チェーン(26)内のチェーン力(FK)を測定する方法であって、
前記方法は、
前記フレーム(10)と前記軸(21)とを接続する第1接続点(22)で前記フレームに結合したドロップアウトにおいて、前記軸(21)と前記フレーム(10)との間の反力(FL)を測定するステップと、
前記測定した反力(FL)から前記チェーン力(FK)を計算するステップとを備える
ことを特徴とする方法。 - 前記反力が、前記ドロップアウトの変形を測定することで測定されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記反力が、前記ドロップアウトの2つの部分の相互変位を測定することで測定されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記相互変位は、前記チェーン力と実質的に平行な方向において測定されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記相互変位が、前記チェーン力に対して実質的に垂直な方向において測定されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記軸(21)が、前記フレーム(10)内の少なくとも2つの接続点(22、23)において固定されており、
前記方法はさらに、
前記フレーム(10)と前記軸(21)とを接続する第2接続点(23)で前記フレームに結合したドロップアウトにおいて、前記軸(21)と前記フレーム(10)との間の反力(FR)を測定するステップと、
前記2つの測定された反力(FL、FR)を足し合わせるステップとを備える
ことを特徴とする請求項16〜20のいずれか一項に記載の方法。 - 前記軸(21)が前記フレーム(10)内の少なくとも2つの接続点(22、23)に固定されており、前記本体(20)には、駆動チェーン(26)が係合できる少なくとも2個のチェーン車輪(25)が設けられており、
前記方法はさらに、
前記チェーン車輪のうちの何れが前記駆動チェーンと係合するかを決定するステップと、
係合している前記チェーン車輪の位置に基づいて、前記2つの接続点(22、23)における前記反力(FL、FR)間の比率を決定するステップと、
前記決定された比率に基づき決定された2つの前記反力(FL、FR)を足し合わせるステップとを備える
ことを特徴とする請求項16〜20のいずれか一項に記載の方法。 - 車両(1)の駆動チェーン(26)内のチェーン力(FK)に基づいて補助モータ(M)を制御する方法であって、前記チェーン力(FK)が、請求項16〜22のいずれか一項による方法で測定されることを特徴とする方法。
- 車両(1)の駆動チェーン(26)内のチェーン力(FK)に基づいて自動シフトギア機構を調整する方法であって、前記チェーン力(FK)が、請求項16〜22のいずれか一項による前記方法で測定されることを特徴とする方法。
- 電力サポート型自転車(1)であって、
チェーン(26)によって駆動される車輪(20)であって、フレーム(10)内の少なくとも1つの接続点(22、23)に固定された軸(21)上に回転可能に搭載された車輪(20)と、
前記フレーム(10)と前記軸(21)とを接続する第1接続点(22)で前記フレームに結合したドロップアウトに配置された第1センサ(31)であって、前記第1接続点(22)における前記軸(21)と前記フレーム(10)との間の反力(FL)を表す第1センサ測定信号(S1)を提供する第1センサ(31)と、
補助モータ(M)と、
ペダル力によって駆動された前記チェーン(26)により得られるチェーン力(FK)に基づいて、前記補助モータ(M)を制御する制御装置(40)と、
を備え、
前記制御装置(40)が、前記第1センサ測定信号(S1)に基づいてモータ制御信号(SC)を生成するように構成されている
ことを特徴とする電力サポート型自転車。 - 電力サポート型自転車(1)であって、
チェーン(26)により駆動される車輪(20)であって、フレーム(10)内の少なくとも2個の接続点(22、23)に固定された軸(21)上に回転可能に搭載された車輪(20)と、
前記フレーム(10)と前記軸(21)とを接続する第1接続点(22)で前記フレームに結合したドロップアウトに配置された第1センサ(31)であって、前記第1接続点(22)における前記軸(21)と前記フレーム(10)との間の反力(FL)を表す第1センサ測定信号(S1)を提供する第1センサ(31)と、
前記フレーム(10)と前記軸(21)とを接続する第2接続点(23)で前記フレームに結合したドロップアウトに配置された第2センサ(32)であって、前記第2接続点(23)における前記軸(21)と前記フレーム(10)との間の反力(FR)を表す第2センサ測定信号(S2)を提供する第2センサ(32)と、
補助モータ(M)と、
ペダル力によって駆動された前記チェーン(26)により得られるチェーン力(FK)に基づいて、前記補助モータ(M)を制御する制御装置(40)と、
を備え、
前記制御装置(40)が、前記第1センサ測定信号及び前記第2センサ測定信号(S1、S2)に基づいてモータ制御信号(SC)を生成するように構成されている
ことを特徴とする電力サポート型自転車。 - 前記制御装置(40)が、前記第1センサ測定信号(S1)を受信するために前記第1センサ(31)に結合した第1センサ入力部(41)と、前記第2センサ測定信号(S2)を受信するために前記第2センサ(32)と結合した第2センサ入力部(42)とを有し、
前記制御装置(40)が、前記第1センサ測定信号及び前記第2センサ測定信号(S1、S2)の和に基づいて前記モータ制御信号(SC)を生成するように構成されている
ことを特徴とする請求項26に記載の電力サポート型自転車。 - 合計のセンサ信号(SA)を得るために前記第1センサ測定信号及び前記第2センサ測定信号(S1、S2)を足し合わせる手段を設けており、
前記制御装置(40)が、前記合計のセンサ信号(SA)を受信するために結合した信号入力部(44)を有し、
前記制御装置(40)が、前記モータ制御信号(SC)を、入力された前記合計のセンサ信号(SA)に基づいて生成するように構成されている
ことを特徴とする請求項26に記載の電力サポート型自転車。 - 電力サポート型自転車(1)であって、
チェーン(26)により駆動される車輪(20)であって、フレーム(10)内の少なくとも1個の接続点(22、23)に固定された軸(21)上に回転可能に搭載された、前記チェーン(26)が係合できる少なくとも2個のチェーン車輪(25)を有する車輪(20)と、
前記フレーム(10)と前記軸(21)とを接続する第1接続点(22)で前記フレームに結合したドロップアウトに配置された第1センサ(31)であって、前記第1接続点(22)における前記軸(21)と前記フレーム(10)との間の反力(FL)を表す第1センサ測定信号(S1)を提供する第1センサ(31)と、
前記車輪のうちの何れが前記チェーンと係合しているかを表す第2センサ測定信号を提供する第2センサ(900)と、
補助モータ(M)と、
ペダル力によって駆動された前記チェーン(26)により得られたチェーン力(FK)に基づいて、前記補助モータ(M)を制御する制御装置(40)と、
を備え、
前記制御装置が、前記第1センサ測定信号及び前記第2センサ測定信号に基づいてモータ制御信号(SC)を生成するように構成されている
ことを特徴とする電力サポート型自転車。 - 補助モータ(M)および/または自動ギア装置と、請求項1〜15のいずれか一項に記載の少なくとも1個のドロップアウトと、を設けていることを特徴とする電力サポート型自転車(1)。
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