JP5490916B2 - ペダリング状態検出装置、ペダリング状態検出方法、ペダリング状態検出プログラム、ペダリング状態検出プログラムを記録した媒体 - Google Patents

Description

本発明は、自転車等のペダルを漕ぐ乗り物のペダルの漕ぎ方であるペダリング状態を検出するペダリング状態検出装置、ペダリング状態の検出方法、コンピュータにペダリングを検出させるプログラム、及び、そのプログラムが記録された媒体に関する。

従来、自転車に装着され、自転車の走行に関する情報や運転者の運動に関する情報等を算出し、表示するサイクルコンピュータと称される装置がある。サイクルコンピュータは、自転車に設けられた各センサからデータを受信することによって、所定の情報を算出し、表示する。サイクルコンピュータの具体例として、例えば、ペダルに設けられた圧力センサが検出する圧力値に基づいて、運転者がペダルを踏む力等のペダルに作用する力（以下、「ペダル作用力」という）を担う圧力値の経時変化や運転者の運動量等を算出して報知（表示）するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−９６８７７号公報

ところで、自転車を効率的に走行させるために、運転者自身のペダリング（ペダルの漕ぎ方）を矯正したいという要望がある。そのためには自身のペダリングの状態を客観的に把握することが一つの解決手段となる。特許文献１に記載の走行状態検出装置は、ペダル作用力に基づく圧力値の変化が時系列で表示するため、これを用いて自身のペダリングを知るための一つの指標を得ることができものの、例えばペダル作用力とこのペダル作用力がかかる方向やタイミングとの関係等のペダリングの状態を矯正する上での重要な指標を得ることはできない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、上述のような問題を解決することを課題の一例とするものであり、これらの課題を解決することができるペダリング状態検出装置、ペダリング状態検出方法、ペダリング状態を検出させるペダリング状態検出プログラム、及び、ペダリング状態プログラムを記録した媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るペダリング状態検出装置は、車体に回転自在に連結されたクランクと、当該クランクに連結されたペダルとを具備し、前記ペダルに作用する力であるペダル作用力により前記クランクが回転する乗り物におけるペダリング状態を検出するペダリング状態検出装置であって、
前記クランクの回転角度を検出する回転角度検出手段と、少なくとも、前記ペダル作用力のペダリングに対する有効な成分であるペダル作用力有効成分情報を取得する有効成分情報取得手段、又は、前記ペダル作用力のペダリングに対する無効な成分であるペダル作用力無効成分情報を取得する無効成分情報取得手段のいずれかと、少なくとも、前記ペダル作用力有効成分情報、又は、前記ペダル作用力無効成分情報のいずれかを用いて、前記ペダル作用力の前記クランクの回転に対する効率である伝達効率を前記クランクの回転角度に関連付けて算出する伝達効率算出手段と、前記クランクの回転角度に関連付けられた伝達効率に基づく前記クランクの回転角度の所定の範囲に対する代表的なペダリング状態を報知実行手段に報知させる報知制御手段と、を有することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明に係るペダリング状態検出方法は、車体に回転自在に連結されたクランクと、当該クランクに連結されたペダルとを具備し、前記ペダルに作用する力であるペダル作用力により前記クランクが回転する乗り物におけるペダリング状態を検出するペダリング状態検出方法であって、前記クランクの回転角度を検出し、少なくとも、前記ペダル作用力のペダリングに対する有効な成分であるペダル作用力有効成分情報、又は、前記ペダルに作用力のペダリングに対する無効な成分であるペダル作用力無効成分情報のいずれかを取得し、少なくとも、前記ペダル作用力有効成分情報、又は、前記ペダル作用力無効成分情報のいずれかを用いて、前記ペダル作用力の前記クランクの回転に対する効率である伝達効率を前記クランクの回転角度に関連付けて算出し、前記クランクの回転角度に関連付けられた伝達効率に基づく前記クランクの回転角度の所定の範囲に対する代表的なペダリング状態を報知実行手段に報知させることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明に係るペダリング状態検出プログラム及びそのプログラムを記録した媒体は、コンピュータに、車体に回転自在に連結されたクランクと、当該クランクに連結されたペダルとを具備し、前記ペダルに作用する力であるペダル作用力により前記クランクが回転する乗り物におけるペダリング状態を検出させるペダリング状態検出プログラムであって、前記コンピュータに、前記クランクの回転角度を検出するクランク回転角度検出手段に前記クランクの回転角度を検出させる検出機能と、少なくとも、前記ペダル作用力のペダリングに対する有効な成分であるペダル作用力有効成分情報を取得する有効成分情報取得手段に前記ペダル作用力有効成分情報を取得させ、又は、前記ペダル作用力のペダリングに対する無効な成分であるペダル作用力無効成分を検出する無効成分検出手段に前記ペダル作用力無効成分情報を取得させる情報取得機能と、少なくとも、前記ペダル作用力有効成分情報、又は、前記ペダル作用力無効成分情報のいずれかを用いて、前記ペダル作用力の前記クランクの回転に対する効率である伝達効率を前記クランクの回転角度に関連付けて算出する伝達効率算出機能と、前記クランクの回転角度に関連付けられた伝達効率に基づく前記クランクの回転角度の所定の範囲に対する代表的なペダリング状態を報知実行手段に報知させる報知制御機能と、を実現させることを特徴とする。

（ａ）は、ペダリング状態検出装置が取り付けられた自転車の側面図、（ｂ）は図１（ａ）の自転車の正面図である。 図１の回転方向成分検出センサ及び放射方向成分検出センサの取り付け状況を表す図である。 （ａ）は回転方向歪みセンサユニットがクランクシャフトに貼り付けられている様子を表す図、（ｂ）は放射方向歪みセンサユニットがクランクシャフトに貼り付けられている様子を表す図である。 図１のペダリング状態検出装置の部分拡大図である。 （ａ）ペダリング状態検出装置の電気的なブロック図、（ｂ）は回転方向成分検出センサ及び放射方向成分検出センサの電気的なブロック図である。 ペダリング状態検出装置の制御的なブロック図である。 ペダリング状態検出装置によるペダリング状態検出処理を示すフローチャートである。 図７の伝達効率解析処理を示すフローチャートである。 図７のトルク値解析処理を示すフローチャートである。 図７の図面作成処理を示すフローチャートである。 （ａ）は自転車の正面視左側のペダリング状態の表示を行う際に利用されるＲＡＭの一部の構成を表す図、（ｂ）自転車の正面視右側のペダリング状態の表示を行う際に利用されるＲＡＭの一部の構成を表す図である。 （ａ）基準円オブジェクトの一例を表す図、（ｂ）はパワーゾーンオブジェクトの一例を表す図、（ｃ）ロスゾーンオブジェクトの一例を表す図、（ｄ）ペダリング状態オブジェクトの一例を表す図である。 その他の実施の形態において、パワーゾーン用判定値を算出する際に利用されるテーブルの構成の一例を表す図である。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１（ａ）は、本発明のペダリング状態検出装置１００が自転車Ｂに取り付けられている様子を表す側面図、図１（ｂ）はペダリング状態検出装置１００が自転車Ｂに取り付けられている様子を表す正面図である。自転車Ｂは、車体のフレームＢ１と、当該自転車Ｂの前後においてフレームＢ１で回転自在に軸支されることにより、フレームＢ１を移動自在に支持する二つの車輪Ｂ２（前輪Ｂ２１及び後輪Ｂ２２）と、自転車Ｂを推進させる運転者の踏力等の運転者による荷重を推進力として後輪Ｂ２２に伝える駆動機構Ｂ３と、運転者が操縦するためのハンドルＢ４と、運転者が着座するためのサドルＢ５とを有する。

駆動機構Ｂ３は、一端に回動軸（クランク軸）を有し、斯かる回動軸がフレームＢ１に対して回転自在に軸支されるクランクＢ３１、クランクＢ３１の他端において回転自在に軸支されると共に、運転者による荷重を受けるペダルＢ３２、及び、クランクＢ３１の上記一端にあるクランク軸を共通の回動軸としてクランクＢ３１と一体的に回動するように配されたスプロケット（図示せず）と後輪Ｂ２２の回動軸を共通の回動軸として後輪Ｂ２２と一体的に回転するように配されたリアスプロケット（図示せず）とに連結されることで、ペダルＢ３２に作用する運転者による荷重をクランクＢ３１を介して後輪Ｂ２２に伝達するチェーンＢ３３を具備する。

クランクＢ３１は、自転車Ｂの正面視左側に配置される左クランクシャフトＢ３１１と、正面視右側に配置される右クランクシャフトＢ３１２とを有し、これら左右クランクシャフトＢ３１１、Ｂ３１２は、上記クランク軸を対称点とする点対称となる位置で固着されている。また、ペダルＢ３２も、自転車Ｂの正面視左側に配置される左ペダルＢ３２１と、自転車Ｂの正面視右側に配置される右ペダルＢ３２２とからなり、左ペダルＢ３２１は左クランクシャフトＢ３１１の先端部に取り付けられた左ペダル軸（図示せず）に回転自在に支持され、右ペダルＢ３２２は右クランクシャフトＢ３１２の先端部に取り付けられた右ペダル軸（図示せず）に回転自在に支持されている。

なお、左クランクシャフトＢ３１１と右クランクシャフトＢ３１２とは同一形状であり、左ペダルＢ３２１と右ペダルＢ３２２も同一形状であり、対応するクランクシャフトとペダルとの相関的な構造も同一である。以下においては、クランク軸とペダル軸（右ペダル軸又は左ペダル軸）との距離Ｌを「クランク長」という（図１参照）。

ペダリング状態検出装置１００は、クランクＢ３１の回転角度を検出するクランク回転角度検出センサ２、ペダルＢ３２に作用する力（以下、「ペダル作用力」という）のクランクＢ３１の回転方向成分（以下、「ペダル作用力回転方向成分」という）の大きさを検出する回転方向成分検出センサ３、ペダル作用力のクランク軸を中心とする放射方向（又は、クランク長の長さ方向）成分（以下、「ペダル作用力放射方向成分」という）の大きさを検出する放射方向成分検出センサ４、クランクＢ３１の回転数を検出するクランク回転数検出センサ５、及び、クランク回転角度検出センサ２、回転方向成分検出センサ３、放射方向成分検出センサ４、並びに、クランク回転数検出センサ５から送信される信号に基づいて、後述するパワーゾーン及びロスゾーンを表示する（後述する予め設定された所定値を算出し、所定事項を表示する）サイクルコンピュータ１を備える。

なお、クランク回転角度検出センサ２、回転方向成分検出センサ３、放射方向成分検出センサ４、及び、クランク回転数検出センサ５は図示しない発信機を備えており、各センサ２〜５からサイクルコンピュータ１へ検出信号を送信することが可能となっている。つまり、サイクルコンピュータ１と各センサ２〜５とは無線で接続されている。

クランク回転角度検出センサ２は、例えばクランクギアの外周部近傍に狭装された、発光部と受光部とを有する光学式の回転検出センサからなり、発光部と受光部との間を通過するギアの歯の数をカウントし、このカウント値とギアの歯数との比を求めることで、回転角度を検出することができる。なお、回転角度検出センサ２としてはこれに限定されるものではなく、ポテンションメータ等の既存のセンサが利用可能である。このセンサ２からは、クランク回転角度（θ）に応じたクランク回転角度検出信号がサイクルコンピュータ１に送信される。

なお、本実施の形態においては、クランク回転角度（θ）は、左クランクシャフトＢ３１１を基準に表されるものとする。つまり、左クランクシャフトＢ３１１が１２時の方向に位置する（先端が上方を向く）ときに、クランク回転角度（θ）は「０°」である。また、クランク回転角度検出センサ２は、左クランクシャフトＢ３１１が３時の方向を指す（先端が前方を向く）とき、クランク回転角度「９０°」を示し、左クランクシャフトＢ３１１が９時の方向を指す（先端が後方を向く）とき、クランク回転角度「２７０°」を示す。そして、クランク回転角度検出センサ２が検出するクランク回転角度（θ）の範囲は０°以上３６０°未満（０≦θ＜３６０°）となっており、左クランクシャフトＢ３１１が１２時の方向から時計回りで回転する向きを「＋」方向とする。

回転方向成分検出センサ３は、２つの歪みセンサからなるセンサのユニット３ａ（以下、「回転方向歪みセンサユニット３」という）、回転方向歪みセンサユニット３ａを構成する歪みセンサの各端子に接続された回転方向歪み検出回路３ｂ、及び、センサ３を包括的に制御する回転方向成分制御部３ｃを具備し（図５（ｂ）参照）、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、クランクシャフトＢ３１１、Ｂ３１２の正面（各クランクシャフトＢ３１１、Ｂ３１２が６時の方向を指すとき、進行方向を向く面）に回転方向成分検出センサ３が取り付けられている（左クランクシャフトＢ３１１に取り付けられている左回転方向成分検出センサ３１、右クランクシャフトＢ３１２に取り付けられている右回転方向成分検出センサ３２）。

図３（ａ）に示すように、各回転方向歪みセンサユニット３ａを構成する歪みセンサは、各クランクシャフトＢ３１１、Ｂ３１２の正面において互いに直交した状態で接着されている。回転方向歪み検出回路３ｂは、各歪みセンサの出力の増幅及び調整を行い、当該センサユニット３ａが検出した統一的な歪み量を表す情報（以下、「回転方向歪み情報」という）を制御部３ｃに送信する。各センサ３１、３２の回転方向成分制御部３ｃは、回転方向歪み検出回路３ｂが送信した回転方向歪み量情報に基づいて、次の数（１）より、クランク踏力回転方向成分の大きさＦｘを算出し、各ペダル作用力回転方向成分の大きさＦｘに応じた回転方向成分検出信号をサイクルコンピュータ１に送信する。

ここで、「ｍ」は質量を表し、「ｇ」は重力加速度を表し、「Ｘ」は回転方向歪み検出回路３ｂによって検出された歪み量、「Ｘｃ」はクランクシャフトＢ３１が水平状態に保持されているときにペダルＢ３２に垂直な力（ｍｇ（Ｎ））が作用した場合のクランクシャフトＢ３１の正面の歪み量、「Ｘｚ」はクランクシャフトＢ３１が無負荷状態である場合におけるクランクシャフトＢ３１の正面の歪み量を表す。なお、Ｘｃ、Ｘｚは、例えば、当該センサ３を使用する前にセンサユニット３ａをクランクシャフトＢ３１の正面に貼り付けて校正することによって取得される。

放射方向成分検出センサ４は、２つの歪みセンサからなるセンサのユニット４ａ（以下、「放射方向歪みセンサユニット４」という）、放射方向歪みセンサユニット４ａを構成する歪みセンサの各端子に接続された放射方向歪み検出回路４ｂ、及び、センサ４を包括的に制御する放射方向成分制御部４ｃを具備し（図５（ｂ）参照）、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、クランクシャフトＢ３１の外側面に放射方向成分検出センサ４が取り付けられている（左クランクシャフトＢ３１１に取り付けられている左放射方向成分検出センサ４１、右クランクシャフトＢ３１２に取り付けられている右放射方向成分検出センサ４２）。

図３（ｂ）に示すように、各放射方向歪みセンサユニット４ａを構成する歪みセンサは、各クランクシャフトＢ３１１、Ｂ３１２の外側面において互いに直交した状態で接着されている。放射方向歪み検出回路３ｂは、各歪みセンサの出力の増幅及び調整を行い、当該センサユニット４ａが検出した統一的な歪み量を表す情報（以下、「放射方向歪み情報」という）を制御部４ｃに送信する。各センサ４１、４２の放射方向歪み制御部４ｃは、放射方向歪み検出回路４ｂが送信した放射方向歪み量情報に基づいて、次の数（２）より、クランク踏力放射方向成分の大きさＦｙを算出し、各ペダル作用力放射方向成分の大きさＦｙに応じた放射方向成分検出信号をサイクルコンピュータ１に送信する。

ここで、「ｍ」は質量を表し、「ｇ」は重力加速度を表し、「Ｙ」は放射方向歪み検出回路４ｂによって検出された歪み量、「Ｙｕ」はペダルＢ３２が下死点に位置するときにペダルＢ３２に垂直な力（ｍｇ（Ｎ））が作用した場合のクランクシャフトＢ３１の外側面の歪み量、「Ｙｚ」はクランクシャフトＢ３１が無負荷状態である場合におけるクランクシャフトＢ３１の外側面の歪み量を表す。なお、Ｙｕ、Ｙｚは、例えば、当該センサ４を使用する前にセンサユニット４ａをクランクシャフトＢ３１の外側面に貼り付けて校正することによって取得される。

クランク回転数検出センサ５は、例えば左クランクシャフトＢ３１２に固定されたマグネットと、フレームＢ１の所定位置に装着されたマグネット検出器とで構成されるケイデンスセンサからなり、単位時間当たり（１分間）にマグネットがマグネット検出器の正面を通過する回数（ｒｐｍ）を検出することで、単位時間当たりのクランクＢ３１の回転数を検出する。このセンサ５からは、単位時間当たりのクランクＢ３１の回転数に応じた回転数検出信号がサイクルコンピュータ１に送信される。後述するようにサイクルコンピュータ１の制御部１３がこの信号からクランクＢ３１の単位時間当たりの回転数を読み取る。

次に、図４及び図５（ａ）を用いて、サイクルコンピュータ１の構成について説明する。図４はサイクルコンピュータ１の外観図であり、図５（ａ）はペダリング状態検出装置１００の電気的なブロック構成図である。図４に示すように、サイクルコンピュータ１は、自転車ＢのハンドルＢ４に着脱可能であるブラケット６を介して自転車Ｂに装着されている。サイクルコンピュータ１は、所定の情報を入力するための入力部１１、所定の情報を表示するための表示部１２、後述するペダリングに関わる所定の処理を実行する演算回路を具備する制御部１３（図５（ａ）参照）、及び、これら入力部１１、表示部１２並びに制御部１３を収容する筐体１４を有する。

図４に示すように、入力部１１は、筐体１４の上面から突出した状態で並設された押圧操作可能な３つのボタン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、及び、スライド式のスイッチからなり、電力供給のＯＮ／ＯＦＦ操作を行うための電源スイッチ１１ｄを備えている。

また、図５（ａ）に示すように、入力部１１は、ボタン１１ａ〜１１ｃ及び電源スイッチ１１ｄの操作に伴う入力信号を制御部１３への制御情報として中継する入力制御回路１１ｅを備える。各ボタン１１ａ〜１１ｃが押圧操作されると、入力制御回路１１ｅは押圧操作に対応する制御情報に変換して制御部１３に送信する。これによって、運転者は、ボタン１１ａ〜１１ｃの限られた数のボタンであっても、これらのボタン操作の組み合わせによって、運転者や自転車に関する固有情報の入力や計測の開始／終了等、ボタンの数以上の複数の種類の入力操作が可能となる。

なお、本実施の形態では、所定の情報を入力するための構造として、押圧操作可能なボタン１１ａ〜１１ｃを採用しているが、これに限られず、十字キー、トラックボール及びジョイスティック等のポインティングデバイスを採用することも可能である。

表示部１２は、後述するパワーゾーンやロスゾーン等を含む所定の情報を表示（報知）するための液晶パネル１２ａと、表示すべき情報に応じて当該液晶パネル１２ａの表示制御を行う表示制御回路１２ｅとを具備する。なお、液晶パネル１２ａをタッチパネルにして、入力部１１と表示部１２とを一体化することも可能である。

サイクルコンピュータ１の制御部１３は、ＣＰＵ１３ａ、ＲＯＭ１３ｂ、ＲＡＭ１３ｃ、記録媒体用Ｉ／Ｆ１３ｄ、センサ用Ｉ／Ｆ１３ｅ、通信用Ｉ／Ｆ１３ｆ、及び、発振回路１３ｇからなり、これら各構成部はバス１３ｈによって接続されている。

ＣＰＵ１３ａは、ＲＯＭ１３ｂに予め記憶されているプログラムに基づいて、ペダリング状態の検出や表示等を含むサイクルコンピュータとしての基本動作を制御する。ＲＯＭ１３ｂには、ＣＰＵ１３ａが実行するサイクルコンピュータとしての基本処理を実行するためのプログラムコードが予め記憶されている。ＲＡＭ１３ｃは、ＣＰＵ１３ａがサイクルコンピュータとしての基本処理を実行する際に行う演算処理において、データ等のワーキングエリアとして機能する。

記録媒体用Ｉ／Ｆ１３ｄは、後述するペダリング状態を担うパラメータ等をメモリカード等の記録媒体に記録する際のインターフェースである。センサ用Ｉ／Ｆ１３ｅは、上述したクランク回転角度検出センサ２、回転方向成分検出センサ３、放射方向成分検出センサ４及びクランク回転数検出センサ５から送信される各種検出信号を取り込んで、ＣＰＵ１３ａからの指示に基づいて出力する。通信用Ｉ／Ｆ１３ｆは、携帯電話等の移動端末や自宅等に設置されるＰＣといった外部装置（図示せず）との間で各種データを送受信する外部の処理機器との間でデータの送受信を行うためのインターフェースである。発振回路１３ｇは、クロック発振子としての水晶振動子を具備しており、発生するクロックを計数することにより所定周期でＣＰＵ１３ａにパルス信号を出力する。なお、上述した入力部１１、表示部１２、及び、制御部１３は、バス１３ｇを介して必要な情報データの送受信がされる構成である。

図６は、本発明の実施の形態に係るペダリング状態検出装置１００の制御的な（又は、機能的な）構成を示すブロック図である。ペダリング状態検出装置１００は、運転者・自転車情報取得部Ｓ１、走行状態情報取得部Ｓ２、トルク値解析部Ｓ３、伝達効率解析部Ｓ４、図面作成部Ｓ５及び情報表示部Ｓ６を有する。なお、走行状態情報取得部Ｓ２は、クランク回転角度情報取得部Ｓ２１、ペダル作用力回転方向成分情報取得部Ｓ２２、ペダル作用力放射方向成分情報取得部Ｓ２３及びクランク回転数情報取得部Ｓ２４からなる。

運転者・自転車情報取得部Ｓ１（以下、「運転者等情報取得部Ｓ１」という）は、運転者及び自転車Ｂに関する情報のデータ（以下、「運転者等データ」という）を取得する機能を有する。運転者等情報取得部Ｓ１は、例えば、入力部１１、及び、入力部１１のボタン１１ａ〜１１ｃの操作に応じて入力項目を表示部１２に表示させると共に、ボタン１１ａ〜１１ｃの操作に応じて入力制御回路１１ｅから出力された信号に基づくデータを保存する制御部１３によって構成される。本実施の形態において、運転者等情報取得部Ｓ１は少なくとも、最大パワーに関するデータ（以下、「最大パワーデータ」という）及びクランク長に関するデータ（以下、「クランク長データ」という）をＲＡＭ１３ｃの所定領域に記憶する。なお、最大パワーとは、運転者が発揮することができる最大の仕事率のことである。

走行状態情報取得部Ｓ２は、自転車Ｂの走行に関する情報のデータ（以下、「走行状態情報データ」という）を取得する機能を有する。走行状態情報取得部Ｓ２は、クランク回転角度検出センサ２、回転方向成分検出センサ３（正面視左側に配される左回転方向成分検出センサ３１及び正面視右側に配される右回転方向成分検出センサ３２）、放射方向成分検出センサ４（正面視左側に配される左放射方向成分検出センサ４１及び正面視右側に配される右放射方向成分検出センサ４２）、クランク回転数検出センサ５及びこれら各センサ２〜５から送信された信号に基づくデータを保存する制御部１３によって構成される。

また、走行状態情報取得部Ｓ２は、クランク回転角度情報取得部Ｓ２１、ペダル作用力回転方向成分情報取得部Ｓ２２、ペダル作用力放射方向成分情報取得部Ｓ２３及びクランク回転数情報取得部Ｓ２４からなる。クランク回転角度情報取得部Ｓ２１は、クランク回転角度検出センサ２及び制御部１３で構成され、クランク回転角度検出センサ２から出力された信号に基づきクランク回転角度データをＲＡＭ１３ｃの所定領域に記憶（取得）する機能を有する。ペダル作用力回転方向成分情報取得部Ｓ２２は、回転方向成分検出センサ３及び制御部１３で構成され、回転方向成分検出センサ３から出力された信号に基づきペダル作用力回転方向成分データをＲＡＭ１３ｃの所定領域に記憶（取得）する機能を有する。ペダル作用力放射方向成分情報取得部Ｓ２３は、放射方向成分検出センサ４及び制御部１３で構成され、放射方向成分検出センサ４から出力された信号に基づきペダル作用力放射方向成分データをＲＡＭ１３ｃの所定領域に記憶（取得）する機能を有する。クランク回転数情報取得部Ｓ２４は、クランク回転数検出センサ５及び制御部１３で構成され、クランク回転数検出センサ５から出力された信号に基づきクランク回転数データをＲＡＭ１３ｃの所定領域に記憶（取得）する機能を有する。

トルク値解析部Ｓ３は、制御部１３で構成され、クランク回転角度情報取得部Ｓ２１、ペダル作用力回転方向成分情報取得部Ｓ２２及びクランク回転数情報取得部Ｓ２４によって取得されたデータを用いて、クランク回転角度に対応付けられたトルク値（トルクの大きさ）を算出し、クランク回転角度がパワーゾーンであるか否かを判定する機能を有する。パワーゾーンとは、ペダルＢ３２を漕ぐこと（又は、クランクＢ３１を回転させること）であるペダリングに対する有効な成分、すなわち、自転車Ｂの推進に寄与するペダル作用力であるペダル作用力回転方向成分から算出されるトルク値が、運転者等情報取得部Ｓ１によって取得された最大パワーデータ及びクランク回転数情報取得部Ｓ２４によって取得されたクランク回転数に基づいて設定されるパワーゾーン用判定値（基準値）を超えているクランク回転角度のことをいう。

伝達効率解析部Ｓ４は、制御部１３で構成され、クランク回転角度情報取得部Ｓ２１、ペダル作用力回転方向成分情報取得部Ｓ２２及びペダル作用力放射方向成分情報取得部Ｓ２３によって取得されたデータを用いて、クランク回転角度に対応付けられた伝達効率を算出し、クランク回転角度がロスゾーンであるか否かを判定する機能を有する。伝達効率とは、ペダル作用力のクランクＢ３１の回転に対する効率、具体的には、ペダルＢ３２に作用した力のうち、クランクＢ３１の回転、換言すれば、自転車Ｂの推進に寄与した力の割合のことであり、より具体的には、ペダル作用力の大きさに対するペダル作用力回転方向成分の大きさの割合で示される。この伝達効率は、ペダリング（ペダルＢ３２の漕ぎ方）の指標となる。ロスゾーンとは、その伝達効率が、ロスゾーン用判定値以下であるクランク回転角度の範囲のことをいう。

図面作成部Ｓ５は、制御部１３で構成され、トルク値解析部Ｓ３及び伝達効率解析部Ｓ４の判定結果を可視化して報知するために、当該判定結果を表す図面の元となる図面データを作成する機能を有する。具体的に、図面作成部Ｓ５は、図面データとして、クランクＢ３１の回転（ペダリング）を表す基準円オブジェクトの元となる基準円オブジェクトデータ、パワーゾーンを表すパワーゾーンオブジェクトの元となるパワーゾーンオブジェクトデータ、ロスゾーンを表すロスゾーンオブジェクトの元となるロスゾーンオブジェクトデータ、及び、これらのオブジェクトをオーバーレイしたペダリング状態オブジェクトの元となるペダリング状態オブジェクトデータを作成し、ＲＡＭ１３ｃからなる送信バッファにセットする。

情報表示部Ｓ６は、制御部１３及び表示部１２で構成され、図面作成部Ｓ５が作成した図面データに基づいて、図面を表示する機能を有する。

次に、図７〜図１０を用いて、ペダリング状態検出装置１００が運転者のペダリング状態（ペダルの漕ぎ方）を表示（報知）する処理・方法について説明する。なお、左クランクシャフトＢ３１１のペダリング状態を表示する処理・方法と右クランクシャフトＢ３１２のペダリング状態を表示する処理・方法とは、同様であるので、本実施の形態におけるペダリング状態検出装置１００では、左クランクシャフトＢ３１１（右足）のペダリング状態を表示する処理・方法を代表として説明する。

電源スイッチ１１ｄの操作を介してサイクルコンピュータ１に電力が供給されると、ＣＰＵ１３ａにシステムリセットが発生し、ＣＰＵ１３はＲＯＭ１３ｂに記憶されているペダリング状態を検出するプログラムに基づいて、図７に示すペダリング状態検出処理を開始する。

まず、ステップＳ１において、情報入力処理を行う。ここでは、運転者のボタン１１ａ〜１１ｃによって運転者及び自転車についての情報（以下、「運転者等情報」という）の入力を促すためにコーションを表示すると共に、所望の情報が入力されるまで待機する。そして、入力部１１からの情報（ボタン１１ａの被操作を示す第１ボタン操作検出信号、ボタン１１ｂの被操作を示す第２ボタン操作検出信号、及び、ボタン１１ｃの被操作を示す第３ボタン操作検出信号）が入力されると、斯かる入力された情報に基づいて、運転者等情報を表す運転者等データをＲＡＭ１３ｂの運転者等データ記憶領域に記憶する。「運転者等情報」は、運転者の最大パワー、性別、身長・体重、自転車の種類、タイヤの大きさ・種類、クランク長等で構成されるものである。

本実施の形態において、最大パワー及びクランク長はペダリング状態を表示するために必要な情報であるので、これらの情報を入力することが必須となっている。よって、ステップＳ１においては必ず、最大パワーを表す最大パワーデータがＲＡＭ１３ｃの最大パワーデータ記憶領域に記憶され、クランク長を表すクランク長データがＲＡＭ１３ｃのクランク長データ記憶領域に記憶される。

ステップＳ２において、クランク回転角度、ペダル作用力回転方向成分、ペダル作用力放射方向成分及びクランク回転数を計測するための条件（以下、「計測開始条件」という）が成立し、計測を開始することができるか否かを判定する。本実施の形態においては、上述した様に最大パワー及びクランク長の入力が必須であることから、少なくとも最大パワー及びクランク長の入力が計測開始条件に含まれる。例えば、最大パワー及びクランク長が入力された上で、計測開始を示す信号が送信されてくることが計測開始条件の成立となるようにしてもよい。ステップＳ２において、計測開始条件が成立していないと判定するとステップＳ１に処理を移し、計測開始条件が成立したと判定するとステップＳ３に処理を移す。

ステップＳ３では、クランク回転角度信号に基づいてクランク回転角度データをＲＡＭ１３ｃのクランク回転角度データ記憶領域に記憶すると共に、クランク回転数信号に基づいてクランク回転数データをＲＡＭ１３ｃのクランク回転数データ記憶領域に記憶する。なお、左クランクシャフトＢ３１１と右クランクシャフトＢ３１２の位相差が１８０°であるため、右クランクシャフトＢ３１２の回転角度は、クランク回転角度データが示すクランク回転角度データに１８０°を加算した値となる。

ステップＳ４では、ペダル作用力回転方向成分信号に基づいてペダル作用力回転方向成分データをＲＡＭ１３ｃのペダル作用力回転方向成分データ記憶領域に記憶すると共に、ペダル作用力放射方向成分信号に基づいてペダル作用力放射方向成分データをＲＡＭ１３ｃのペダル作用力放射方向成分データ記憶領域に記憶する。

なお、本実施の形態では、ペダル作用力回転方向成分データ及びペダル作用力放射方向成分データを、クランク回転角度データに対応付けて記憶する。具体的には、最も新しく記憶された（直近の処理で算出された）クランク回転角度データが表すクランク回転角度に対するペダル作用力回転方向成分データ及びペダル作用力放射方向成分データとして保存する。なお、ステップＳ３及びステップＳ４の処理は、発振回路１３ｇから出力されるパルス信号に基づいて例えば１０ｍｓ毎に行われ、クランク回転角度データ、ペダル作用力回転方向成分データ、及び、ペダル作用力放射方向成分データは逐次記憶される。また、クランク回転数は、クランクＢ３１が１回転されないと検出されないので、クランク回転数データはクランクＢ３１が１回転する度に記憶される。

ステップＳ５において、ステップＳ３で取得したクランク回転角度データが示すクランク回転角度が所定値（３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°、３３０°、又は、０°のいずれか）以上であるか否かを判定する。本ステップでクランク回転角度が所定値以上ではないと判定すると、ステップＳ３に処理を移し、クランク回転角度が所定値以上であると判定すると、ステップＳ６に処理を移す。

「所定値」は最初、３０°に設定されており、クランク回転角度の計測が開始されて、クランク回転角度が徐々に増加し、クランク回転角度が３０°以上になると、後述するステップＳ８において６０°に更新される。その後、クランク回転角度が所定値以上となる度に所定値を３０°増加させることを繰り返す。なお、クランク回転角度の範囲は０°以上３６０°未満であるため、所定値は３３０°の次に０°となる。

ステップＳ６においては、ステップＳ４で取得したペダル作用力回転方向成分データ及びペダル作用力放射方向成分データ等に基づいて、当該クランク回転角度の範囲における伝達効率を算出し、当該クランク回転角度の範囲がロスゾーンであるか否かを判定する伝達効率解析処理を行う。詳しくは、後述する。

ステップＳ７において、所定値を更新し、具体的には所定値を１段階高めて新たに設定されたクランク回転角度の所定値が３０°であるか否かを判定する。すなわち、左クランクシャフトＢ３１１が１回転したか否かが判定される。これは、後述する様に、左クランクシャフトＢ３１１が１回転する度に、表示部１２に当該１回転のペダリング状態を表示するからである。本ステップでクランク回転角度が３０°ではないと判定するとステップＳ３に処理を移し、クランク回転角度の所定値が３０°であると判定すると、ステップＳ９に処理を移す。

ステップＳ８において、ステップＳ４で取得したペダル作用力回転方向成分データに基づいて、クランク回転角度の範囲毎にトルク値を算出し、クランク回転角度の範囲毎にパワーゾーンであるか否かを判定するトルク値解析処理を行う。詳しくは、後述する。

ステップＳ９において、左クランクシャフトＢ３１１が１回転する間のペダリング状態を表示部１２に表示するために、表示部１２に表示する図面の元となるデータを作成する図面作成処理を行う。詳しくは、後述する。

ステップＳ１０において、ステップＳ９で作成した図面の元となるデータを表示部１２に送信し、ペダリング状態等の情報を表示（報知）する情報表示処理を行う。

ステップＳ１１において、計測終了条件が成立し、計測を終了することができることか否かを判定する。本実施の形態においては、計測終了のためのボタン操作を示す信号が送信されてくることが計測終了条件の成立となる。本ステップにおいて、計測終了条件が成立していないと判定すると、ステップＳ３に処理を移し、計測終了条件が成立したと判定すると当該メイン処理を終了する。

次に、図８を用いて伝達効率解析処理を説明する。まず、ステップＳ８１において、クランク回転角度の代表値を算出する。代表値の種類は特に限定されないが、本実施の形態では、左クランクシャフトＢ３１１の１回転を均等に１２分割して、各区分でパワーゾーン及びロスゾーンを判定するため、１〜１２を各区分の代表値としている（図１１参照）。例えば、当該クランク回転角度の範囲が０°≦θ＜３０°であれば代表値は「１」となり、３０°≦θ＜６０°であれば代表値は「２」となる。

そして、クランク回転角度の代表値データを記憶する記憶領域（以下、「クランク回転角度代表値データ記憶領域」という）は１２分割されており、１２分割された各領域にはクランク回転角度の代表値が対応付けられたフラグを記憶するための記憶領域が設けられている（図１１参照）。そして、算出されたクランク回転角度の代表値が「１」であれば、クランク回転角度の代表値「１」に対応するフラグ記憶領域にフラグがＯＮされ、算出されたクランク回転角度の代表値が「２」であれば、クランク回転角度の代表値「２」に対応するフラグ記憶領域にフラグがＯＮされる。なお、算出されたクランク回転角度の代表値に対応するフラグ記憶領域にフラグがＯＮされる際には、当該代表値に対応しないフラグがＯＦＦされる。

ステップＳ６２において当該クランク回転角度の範囲におけるペダル作用力の大きさの代表値を算出し、ペダル作用力データをＲＡＭ１３ｃのペダル作用力データ記憶領域に記憶する。ペダル作用力データ記憶領域は、１２分割されており、それぞれクランク回転角度代表値に対応付けられている（図１１参照）。そして、ステップＳ６２においては、フラグがＯＮされているクランク回転角度代表値に係る領域に、ペダル作用力データを記憶する。

当該クランク回転角度の範囲におけるペダル作用力の大きさの代表値の算出方法は、特に限定されないが、本実施の形態ではペダル作用力回転方向成分の大きさとペダル作用力放射方向成分の大きさとを検出し、ペダル作用力の大きさはこれらに基づいて求めることができることにより、次の数（３）及び数（４）によりペダル作用力の大きさの代表値（Ｆ）を算出することができる。

ここで、Ｆｘ（ｋ）は当該クランク回転角度の範囲においてｋ回目に検出したペダル作用力回転方向成分の大きさを表し、Ｆｙ（ｋ）は当該クランク回転角度の範囲においてｋ回目に検出したペダル作用力放射方向成分の大きさを表し、Ｆ（ｋ）は当該クランク回転角度の範囲においてｋ回目に算出したペダル作用力の大きさを表し、ｔは当該クランク回転角度の範囲におけるクランク回転角度の計測回数を表す。すなわち、当該クランク回転角度の範囲におけるペダル作用力の大きさは、当該クランク回転角度の範囲におけるペダル作用力の大きさの総和を当該クランク回転角度の範囲におけるデータ取得回数（計測回数）で除算して算出する。

ステップＳ６３において、当該クランク回転角度の範囲における伝達効率を算出し、伝達効率データをＲＡＭ１３ｃの伝達効率データ記憶領域に記憶する。伝達効率データ記憶領域もペダル作用力データ記憶領域と同様に、１２分割されており、それぞれクランク回転角度代表値に対応付けられている（図１１参照）。そして、ステップＳ６３においては、フラグがＯＮされているクランク回転角度代表値に係る領域に、伝達効率データを記憶する。

伝達効率とは、ペダル作用力に対するペダル作用力回転方向成分の割合、換言すれば、各ペダル作用力の自転車Ｂの推進に対する寄与率のことであり、ペダリング状態を示す指標となる。伝達効率の算出方法は、特に限定されないが、本実施の形態では、次の数（５）により伝達効率Ｐを算出することができる。

「Ｆｘ（ｋ）」、「Ｆ」及び「ｔ」はそれぞれ数（４）又は数（５）の「Ｆｘ（ｋ）」、「Ｆ」及び「ｔ」と同一である。

後述する様に、この伝達効率Ｐを用いて当該クランク回転角度の範囲におけるペダリング状態の良好／不良が判定されることになる。なお、最終的にペダリング状態の良好／不良が判定できれば良いので、必ずしもペダル作用力に対するペダル作用力の回転方向成分割合からなる伝達効率を用いる必要はない。これに代わる値として、例えば、自転車の推進に寄与しないペダル作用力の放射方向成分の値そのもの、又は、ペダル作用力に対するペダル作用力放射方向成分の割合等を用いてロスゾーンを判定することもできる。

ステップＳ６４において、ロスゾーン用判定値を算出する。ロスゾーン用判定値の算出方法は、特に限定されないが、本実施の形態では、ロスゾーン用判定値は「０．７」に設定されている。

ステップＳ６５において、当該クランク回転角度の範囲はロスゾーンであるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ６３で算出した伝達効率Ｐが、ステップＳ６４で算出したロスゾーン用判定値以下であるか否かを判定する。ここで、伝達効率がロスゾーン用判定値以下であれば、当該クランク回転角度の範囲はロスゾーンであることを意味し、反対に、伝達効率がロスゾーン用判定値を超えていれば、当該回転角度の範囲はロスゾーンではないことを意味する。すなわち、ペダル作用力の７０％以下しか自転車Ｂの推進に寄与されていなければ、ペダリング状態（ペダルの漕ぎ方）が悪く、非効率的なクランク回転角度の範囲（ゾーン）と判定される。

ステップＳ６６において、当該クランク回転角度の範囲についてのロスゾーンの判定結果をＲＡＭ１３ｃのロスゾーン判定結果データ記憶領域に保存する。ロスゾーン判定結果データ記憶領域は、ペダル作用力データ記憶領域と同様に、１２分割されており、それぞれクランク回転角度代表値に対応付けられている（図１１参照）。そして、ステップＳ６６においては、フラグがＯＮされているクランク回転角度代表値に係る領域に、ロスゾーンの判定結果を示すロスゾーン判定結果データを記憶する。例えば、当該クランク回転角度の範囲が、ロスゾーンであれば「０２Ｈ」を記憶し、ロスゾーンでなければ「０３Ｈ」を記憶する。

次に、図９を用いてトルク値解析処理を説明する。まず、ステップＳ８１において、クランク回転角度の範囲毎にトルク値の平均を算出し、トルク値データをＲＡＭ１３のトルク値データ記憶領域に記憶する。トルク値の平均の算出方法は特に限定されないが、本実施の形態では、当該クランク回転角度の範囲におけるトルク値の総和を、当該クランク回転角度の範囲における計測回数で除算した値をトルク値の平均としている。

トルク値の総和の算出方法としては、各クランク回転角度の範囲について、ペダル作用力回転方向成分の大きさの総和にステップＳ１で入力されたクランク長データに応じたクランク長を乗じる方法でも、各クランク回転角度の範囲について、ペダル作用力回転方向成分の大きさにステップＳ１で入力されたクランク長データが示すクランク長を乗じた値の総和を算出する方法でもよい。

トルク値データ記憶領域も１２分割されており、それぞれクランク回転角度代表値に対応付けられている（図１１参照）。そして、ステップＳ８１においては、フラグがＯＮされているクランク回転角度代表値に係る領域に、トルク値平均データを記憶する。

ステップＳ８２において、当該クランクＢ３１の１回転におけるクランク回転数ｎを算出し、クランク回転数データをＲＡＭ１３のクランク回転数データ記憶領域に記憶する。

ステップＳ８３において、パワーゾーン用判定値を算出し、パワーゾーン用判定値データをＲＡＭ１３ｃのパワーゾーン用判定値データ記憶領域に記憶する。パワーゾーン用判定値の算出方法は特に限定されないが、本実施の形態では、パワーゾーン用判定値は次の数（６）で算出される。

ここで、「Ｔａ」は当該パワーゾーンの判定に用いられるパワーゾーン用判定値を表し、「Ｐａ」は入力された最大パワーを表し、「ｎ」は当該クランクＢ３１の１回転におけるクランクＢ３１の回転数の平均を表し、「０．８」は予め設定された所定の係数を表す。パワーゾーン用判定値データ記憶領域は１２分割されており、それぞれクランク回転角度代表値に対応付けられている（図１１参照）。そして、ステップＳ８３においては、フラグがＯＮされているクランク回転角度代表値に係る領域に、パワーゾーン用判定値データを記憶する。

ステップＳ８４において、各クランク回転角度の範囲はパワーゾーンであるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ８１で算出した各クランク回転角度の範囲におけるトルク値の平均が、ステップＳ８３で算出したパワーゾーン用判定値以上であるか否かを判定する。トルク値の平均がパワーゾーン用判定値以上であれば、そのクランク回転角度の範囲はパワーゾーンであることを意味し、反対に、トルク値の平均がパワーゾーン用判定値未満であれば、その回転角度の範囲はパワーゾーンではないことを意味する。

なお、本実施の形態においては、最大パワーは、クランク回転角度に関連付けられておらず、いずれのクランク回転角度の範囲についても同一のパワーゾーン判定用判定値が用いられる。つまり、パワーゾーンは絶対的に評価される。

ステップＳ８５において、各クランク回転角度の範囲についてのパワーゾーンの判定結果をＲＡＭ１３ｃのパワーゾーン判定結果データ記憶領域に保存する。トルク値データ記憶領域と同様に、パワーゾーン判定結果データ記憶領域は１２分割されており、それぞれクランク回転角度代表値に対応付けられている（図１１参照）。そして、ステップＳ８５においては、フラグがＯＮされているクランク回転角度代表値に係る領域に、パワーゾーンの判定結果を示すパワーゾーン判定結果データを記憶する。例えば、当該クランク回転角度の範囲が、パワーゾーンであれば「００Ｈ」を記憶し、パワーゾーンでなければ「０１Ｈ」を記憶する。

次に、図１０を用いて図面作成処理について説明する。まず、ステップＳ９１において、左クランクシャフトＢ３１１の回転運動を表す基準円オブジェクト（図１２（ａ）参照）の元となるデータ（以下、「基準円オブジェクトデータ」という）を作成し、ＲＡＭ１３ｃの基準円オブジェクト領域に記憶する。図１２（ａ）に示す様に、基準円オブジェクトは、周方向に１２分割されている。これは、上述した様に、クランクシャフトＢ３１１の１回転を１２分割した各区分においてパワーゾーン及びロスゾーンを判定するからである。

ステップＳ９２において、パワーゾーンであるクランク回転角度の範囲を表すパワーゾーンオブジェクト（図１２（ｂ）参照）の元となるデータ（以下、「パワーゾーンオブジェクトデータ」という）を作成し、ＲＡＭ１３ｃのパワーゾーンオブジェクトデータ記憶領域に記憶する。詳細に説明すると、ＲＡＭ１３ｃのパワーゾーン判定結果データ記憶領域を参照して、パワーゾーンと判定されている（「００Ｈ」が記憶されている）クランク回転角度の範囲が反映されたパワーゾーンオブジェクトデータを作成する。具体的には、基準円オブジェクトの外側に沿うと共に、パワーゾーンであると判定されたクランク回転角度の範囲に亘る円弧状の矢印を表すデータが作成される。なお、ここでの矢印の向きは時計回りに設定されている。

ステップＳ９３において、ロスゾーンであるクランク回転角度の範囲を表すロスゾーンオブジェクト（図１２（ｃ）参照）の元となるデータ（以下、「ロスゾーンオブジェクトデータ」という）を作成し、ＲＡＭ１３ｃのロスゾーンオブジェクトデータ記憶領域に記憶する。詳細に説明すると、ＲＡＭ１３ｃのロスゾーン判定結果データ記憶領域を参照して、ロスゾーンと判定されている（「０２Ｈ」が記憶されている）クランク回転角度の範囲が反映されたロスゾーンオブジェクトデータを作成する。具体的には、基準円オブジェクトの内側に沿うと共に、ロスゾーンであると判定されたクランク回転角度の範囲に亘る円弧状の短冊を表すデータが作成される。

ステップＳ９４において、ステップＳ９１〜ステップＳ９３で作成したオブジェクトを合成し、ペダリング状態を表すペダリング状態オブジェクトの元となるデータ（以下、「左側ペダリング状態オブジェクトデータ」という）を作成し、ＲＡＭ１３ｃの送信バッファにセットする。なお、ペダリング状態オブジェクトは、基準円オブジェクトにパワーゾーンオブジェクト及びロスゾーンオブジェクトがオーバーレイされてなる（図１２（ｄ）参照）。ここで、パワーゾーンオブジェクトが基準円の外側に配置され、ロスゾーンオブジェクトが基準円の内側に配置されるというように、同一の左クランク回転角度の範囲について異なるオブジェクトが異なる位置に配置される。よって、同一のクランク回転角度の範囲が、パワーゾーン且つロスゾーンであっても双方を同時に表示することができる。

以上のように、ペダリング状態検出装置１００によって、（クランクの回転に寄与するペダル作用力の有効な成分であるペダル作用力回転方向成分の大きさ／ペダル作用力の大きさ）からなるペダル作用力のクランクの回転に対する効率を表す伝達効率を算出し、この伝達効率に基づいて効率性の観点からみたペダリング状態を表示、すなわち、報知することによって、ペダリング状態の良好／不良を把握することができる。これに基づき運転者自身のペダリング状態を矯正することができる。さらには、クランクＢ３１の回転に伴う全周に亘るペダリングの状態が表示されるので、自身のペダリング状態を直感的に且つ容易に把握し、矯正することができる。また、算出された伝達効率を、基準値となるロスゾーン用判定値と比較し、その比較結果を表示することによって、表示内容が単純化されるので、運転者はペダリング状態を容易に且つ直感的に把握することができる。

また、伝達効率をクランク回転角度の範囲毎に算出し、クランク回転角度の範囲毎にペダリング状態を表示することで、自身のペダリングの傾向を一層詳細に把握することができる。また、双方のクランクシャフトについて伝達効率を算出し、ペダリング状態を表示することで、自分のペダリングの傾向を一層詳細に把握することができる。さらに、ペダリング状態を、表示装置を用いて図形で表現することにより、ペダリング状態の把握が容易となる。

なお、サイクルコンピュータ１、クランク回転角度検出センサ２、回転方向成分検出センサ３、放射方向成分検出センサ４及びクランク回転数検出センサ５が本発明のペダル状態検出装置を構成する。また、ペダル作用力回転方向成分情報取得部Ｓ２２が本発明のペダル作用力有効成分情報取得手段を構成し、ペダル作用力放射方向成分情報取得部Ｓ２３が本発明のペダル作用力無効成分情報取得手段を構成し、伝達効率解析部Ｓ４が本発明の伝達効率算出手段及び比較手段を構成し、ロスゾーン用判定値が本発明の基準値を構成する。また、図面作成部Ｓ５及び情報表示部Ｓ６が本発明の報知制御手段を構成し、表示部２が本発明の報知実行手段を構成する。さらに、クランク回転角度情報取得部Ｓ２１が本発明の回転角度情報取得手段を構成する。

（その他の実施の形態）
実施の形態１においては、センサ３、４でペダル作用力回転方向成分及びペダル作用力放射方向成分の大きさを検出してパワーゾーン及びロスゾーンを判定しているが、パワーゾーン及びロスゾーンを判定する方法はこの方法に限られない。例えば、ペダル作用力全体の大きさ及びペダルの回転角度を適切なセンサで検出してパワーゾーン及びロスゾーンを判定する方法を適用することもできる。検出されたペダル作用力全体の大きさ及びペダルの回転角度に基づいて、ペダル作用力回転方向成分の大きさ及びトルク値を算出し、パワーゾーンを判定することができる。また、検出されたペダル作用力全体の大きさ、及び、算出されたペダル作用力回転方向成分の大きさに基づいて、（クランクの回転に寄与するペダル作用力の有効成分であるペダル作用力回転方向成分の大きさ／ペダル作用力の大きさ）からなる伝達効率を算出し、ロスゾーンを判定することができる。この場合においては、ペダル作用力全体の大きさを検出するセンサ、ペダルの回転角度を検出するセンサ、及び、ペダル作用力全体の大きさとペダルの回転角度を用いてペダル作用力回転方向成分の大きさを検出する制御部が本発明のペダル作用力有効成分情報取得手段を構成する。

さらには、検出されたペダル作用力全体の大きさ、及び、算出されたペダル作用力放射方向成分の大きさに基づいて、（クランクの回転に寄与しないペダル作用力の無効成分であるペダル作用力放射方向成分の大きさ／ペダル作用力の大きさ）からなる伝達効率を算出し、ロスゾーンを判定することもできる。この場合、伝達効率が所定の基準値以上であればロスゾーンと判定されることとなる。この場合においては、ペダル作用力全体の大きさを検出するセンサ、ペダルの回転角度を検出するセンサ、及び、ペダル作用力全体とペダルの回転角度を用いてペダル作用力放射方向成分の大きさを検出する制御部が本発明のペダル作用力無効成分情報取得手段を構成する。

また、実施の形態１では、最大パワーを直接入力し、最大パワーをパラメータとする所定の計算式に基づいてパワーゾーン用判定値を算出しているが、パワーゾーン用判定値の算出方法はこれに限られない。例えば、運転者レベル、及び、クランク回転角度の範囲をパラメータとしてパワーゾーン用判定値を算出するようにしてもよい。具体例としては、図１３に示すように、運転者レベル、及び、クランク回転角度の範囲とパワーゾーン用判定値とが関係付けられたテーブルをＲＯＭ１３ｂに格納しておき、運転者レベル、及び、クランク回転角度の範囲を取得することでパワーゾーン用判定値を算出する。運転者レベルはステップＳ１の情報入力処理において入力させることで取得することができる。クランク回転角度の範囲はステップＳ６１のクランク回転角度の範囲の代表値算出処理において取得することができる。自転車を推進させるために必要なペダル作用力回転方向成分の大きさは、クランク回転角度の範囲によって異なるため、クランク回転角度の範囲をパワーゾーン用判定値のパラメータとすることで、ペダリング状態を相対的に判断することができる。なお、パワーゾーン用判定値を、運転者の体型（例えば、体重や身長）、性別又は年齢等の運転者等情報やギア比等の走行状況に関わる情報に関連付けてもよい。

また、実施の形態１では、ステップＳ８のトルク値解析処理及びステップＳ６の伝達効率解析処理は、クランク回転角度の範囲の全てについて行われているが、ペダル作用力がかかり難い「引上げ」部分（例えば、クランク回転角度が２１０°〜３３０°の範囲）やペダル作用力がかかり易い「押下げ」部分（例えば、クランク回転角度が３０°〜１５０°の範囲）に限定してもよい。さらには、クランク回転角度の範囲全体、引上げ部分、又は、押下げ部分をステップＳ１の情報入力処理において選択するようにしてもよい。

また、実施の形態１では算出されていないが、ペダル作用力回転方向成分の大きさ及びクランク回転角度を用いて、左クランクシャフトＢ３１１及び右クランクシャフトＢ３１２が１回転する間のトルクのベクトルの総和を算出し、表示するようにしてもよい。これにより、自転車の推進に寄与するペダル作用力を直感的に把握することができる。

また、実施の形態１においては、最大パワーデータは直接入力されることで取得されるが、運転者レベル（上級、中級、初級）データが入力されることで最大パワーデータが取得されるようにしても良い。具体的には、表示部１２に運転者レベルを選択する画像が表示され、運転者レベルを選択することで、選択された運転者レベルに対応する最大パワーも自動的に選択され、その最大パワーを表す最大パワーデータがＲＡＭ１３ｃの最大パワーデータ記憶領域に記憶される。

また、実施の形態１では、正面視右側のペダリング状態及び正面視左側のペダリング状態の双方を表示しているが、いずれか一方のみを表示してもよい。さらには、例えばステップＳ１の情報入力処理において、いずれのペダリング状態を表示するのかを選択するようにしてもよい。また、正面視右側のペダリング状態及び正面視左側のペダリング状態の表示形態は実施の形態１に限られない。例えば、正面視右側のペダリング状態と正面視左側のペダリング状態とを１つの図面オブジェクトで表示してもよい。

さらに、パワーゾーン及びロスゾーンの表示態様は実施の形態１に限られない。例えば、パワーゾーン又はロスゾーンは円弧状の図形ではなく、パワーゾーン又はロスゾーンであるクランク回転角度の範囲の基準円が分割された扇部分であってもよい。また、パワーゾーン用判定値及びロスゾーン用判定値を複数設けて、算出されたトルク値及び伝達効率が属する範囲を色で関連付けて表示するようにすることもできる。

また、実施の形態１では、判定値と実測値との比較結果を表示しているが、比較結果を表示するのではなく、算出されたトルク値及び伝達効率に基づいて（算出されたトルク値及び伝達効率から所定の計算式によって求められる色で）クランク回転角度の範囲の基準円が分割された扇部分を分けして表示してもよい。例えば、色を表す値（例えば、ＲＧＢの値又はＨＳＶ色空間の値）とトルク値との関係を表すトルク値−色変換式を用いて、トルク値に応じて色を連続的に変化させて表示する。この一例として、例えば、算出したトルク値が「０」であるクランク回転角度の範囲に対応する扇部分を黒色で表示し、トルク値がパワーゾーン用判定値以上であるクランク回転角度の範囲に対応する扇部分を白色で表示する。

また、実施の形態１では、サイクルコンピュータ１によってペダリング状態が判断されて表示されているが、携帯電話等の移動端末のアプリケーションソフトウェアによってペダリング状態を判断して表示するようにすることもできる。この場合、移動端末は自転車Ｂに設置しても、運転者が携帯するようにしてもよい。また、トルク値解析処理、伝達効率解析処理、図面作成処理及び情報表示処理は、自宅等に設置されたＰＣ等の外部装置で実行されるようにしてもよい。この場合、トルク値データ及びクランク回転角度データ等のトルク値解析処理及び伝達効率解析処理に必要なデータは、例えば、サイクルコンピュータ１の記憶媒体用Ｉ／Ｆ１３ｄを介してメモリカード等の記録媒体に保存して、記録媒体から外部装置に取り込む。また、サイクルコンピュータ１の通信用Ｉ／Ｆ１３ｆを介して外部装置に送信して、外部装置に取り込む。

なお、固定端末で、トルク値解析処理、伝達効率解析処理、図面作成処理及び情報表示処理を実行する場合、これらの処理を行うためのプログラムが記憶されたＣＤ等の記憶媒体を固定端末に読み込んでも、これらの処理を行うためのプログラムが組み込まれたアプリケーションをサーバからダウンロードしてもよい。また、これらのトルク値解析処理、伝達効率解析処理、図面作成処理及び情報表示処理は移動端末や固定端末を介してサーバ上で実行されるようにしてもよい。

また、本発明のペダリング状態検出装置は路上を走行する自転車以外に、スポーツジム等に設置されるトレーニング用の走行不能なエクササイズバイク、又は、人力でペダルを漕いで推進する船（例えば、スワンボート）等のペダルに連結されたクランクを回転させる乗り物に適用することができる。

また、実施の形態１においては、本発明の報知実行手段が液晶表示装置で構成されているが、報知実行手段はこれに限られない。例えば、ＣＲＴ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の他の表示装置でもよい。また、報知実行手段は、表示装置ではなく、スピーカー等の音響装置やライト等の照明装置でもよい。

１ サイクルコンピュータ
２ クランク回転角度検出センサ
３ 回転方向成分検出センサ
４ 放射方向成分検出センサ
５ クランク回転数検出センサ
６ ブラケット
１１ 入力部
１１ａ ボタン
１１ｂ ボタン
１１ｃ ボタン
１１ｄ 電源スイッチ
１１ｅ 入力制御回路
１２ 表示部
１２ａ 液晶パネル
１２ｅ 表示制御回路
１３ 制御部
１３ａ ＣＰＵ
１３ｂ ＲＯＭ
１３ｃ ＲＡＭ
１３ｄ 記録媒体用Ｉ／Ｆ
１３ｅ センサ用Ｉ／Ｆ
１３ｆ 通信用Ｉ／Ｆ
１３ｇ 発振回路
１３ｈ バス
１４ 筐体
１００ ペダリング状態検出装置
Ｂ 自転車
Ｂ１ フレーム
Ｂ２ 車輪
Ｂ２１ 前輪
Ｂ２２ 後輪
Ｂ３ 駆動機構
Ｂ３１ クランク
Ｂ３１１ 左クランクシャフト
Ｂ３１２ 右クランクシャフト
Ｂ３２ ペダル
Ｂ３２１ 左ペダル
Ｂ３２２ 右ペダル
Ｂ３３ チェーン
Ｓ１ 運転者・自転車情報取得部
Ｓ２ 走行状態情報取得部
Ｓ２１ クランク回転角度情報取得部
Ｓ２２ ペダル作用力回転方向成分情報取得部
Ｓ２３ ペダル作用力放射方向成分情報取得部
Ｓ２４ クランク回転数情報取得部
Ｓ３ トルク値解析部
Ｓ４ 伝達効率解析部
Ｓ５ 図面作成部
Ｓ６ 情報表示部

Claims (8)

1. 車体に回転自在に連結されたクランクと、当該クランクに連結されたペダルとを具備し、前記ペダルに作用する力であるペダル作用力により前記クランクが回転する乗り物におけるペダリング状態を検出するペダリング状態検出装置であって、
   前記クランクの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
   少なくとも、前記ペダル作用力のペダリングに対する有効な成分であるペダル作用力有効成分情報を取得する有効成分情報取得手段、又は、前記ペダル作用力のペダリングに対する無効な成分であるペダル作用力無効成分情報を取得する無効成分情報取得手段のいずれかと、
   少なくとも、前記ペダル作用力有効成分情報、又は、前記ペダル作用力無効成分情報のいずれかを用いて、前記ペダル作用力の前記クランクの回転に対する効率である伝達効率を前記クランクの回転角度に関連付けて算出する伝達効率算出手段と、
   前記クランクの回転角度に関連付けられた伝達効率に基づく前記クランクの回転角度の所定の範囲に対する代表的なペダリング状態を報知実行手段に報知させる報知制御手段と、を有することを特徴とするペダリング状態検出装置。
2. 前記伝達効率算出手段は、前記クランクの回転角度の所定の範囲における前記伝達効率の代表値を算出し、
   前記報知制御手段は、前記伝達効率算出手段によって算出された前記代表値に基づくペダリング状態を報知実行手段に報知させることを特徴とする請求項１に記載のペダリング状態検出装置。
3. 前記報知制御手段は、前記クランクの回転角度の特定の範囲における前記伝達効率の代表値に基づくペダリング状態のみを報知実行手段に報知させることを特徴とする請求項２に記載のペダリング状態検出装置。
4. 前記伝達効率算出手段によって算出された前記伝達効率を所定の基準値と比較する比較手段を有し、
   前記報知制御手段は、前記比較手段による比較結果をペダリング状態として前記報知実行手段に報知させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のペダリング状態検出装置。
5. 前記報知実行手段は、表示装置を含み、
   前記報知制御手段は、前記表示装置に、前記クランクの回転角度として円形状の図形を表示させると共に、前記円形状の図形の円周上における前記クランク回転角度の所定の範囲に対応する部分に亘って前記ペダリング状態を表示させることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１つに記載のペダリング状態検出装置。
6. 車体に回転自在に連結されたクランクと、当該クランクに連結されたペダルとを具備し、前記ペダルに作用する力であるペダル作用力により前記クランクが回転する乗り物におけるペダリング状態を検出するペダリング状態検出方法であって、
   前記クランクの回転角度を検出し、
   少なくとも、前記ペダル作用力のペダリングに対する有効な成分であるペダル作用力有効成分情報、又は、前記ペダルに作用力のペダリングに対する無効な成分であるペダル作用力無効成分情報のいずれかを取得し、
   少なくとも、前記ペダル作用力有効成分情報、又は、前記ペダル作用力無効成分情報のいずれかを用いて、前記ペダル作用力の前記クランクの回転に対する効率である伝達効率を前記クランクの回転角度に関連付けて算出し、
   前記クランクの回転角度に関連付けられた伝達効率に基づく前記クランクの回転角度の所定の範囲に対する代表的なペダリング状態を報知実行手段に報知させることを特徴とするペダリング状態検出方法。
7. コンピュータに、
   車体に回転自在に連結されたクランクと、当該クランクに連結されたペダルとを具備し、前記ペダルに作用する力であるペダル作用力により前記クランクが回転する乗り物におけるペダリング状態を検出させるペダリング状態検出プログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記クランクの回転角度を検出するクランク回転角度検出手段に前記クランクの回転角度を検出させる検出機能と、
   少なくとも、前記ペダル作用力のペダリングに対する有効な成分であるペダル作用力有効成分情報を取得する有効成分情報取得手段に前記ペダル作用力有効成分情報を取得させ、又は、前記ペダル作用力のペダリングに対する無効な成分であるペダル作用力無効成分を検出する無効成分検出手段に前記ペダル作用力無効成分情報を取得させる情報取得機能と、
   少なくとも、前記ペダル作用力有効成分情報、又は、前記ペダル作用力無効成分情報のいずれかを用いて、前記ペダル作用力の前記クランクの回転に対する効率である伝達効率を前記クランクの回転角度に関連付けて算出する伝達効率算出機能と、
   前記クランクの回転角度に関連付けられた伝達効率に基づく前記クランクの回転角度の所定の範囲に対する代表的なペダリング状態を報知実行手段に報知させる報知制御機能と、を実現させるためのペダリング状態検出プログラム。
8. コンピュータに、
   車体に回転自在に連結されたクランクと、当該クランクに連結されたペダルとを具備し、前記ペダルに作用する力であるペダル作用力により前記クランクが回転する乗り物におけるペダリング状態を検出させるペダリング状態検出プログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記クランクの回転角度を検出するクランク回転角度検出手段に前記クランクの回転角度を検出させる検出機能と、
   少なくとも、前記ペダル作用力のペダリングに対する有効な成分であるペダル作用力有効成分情報を取得する有効成分情報取得手段に前記ペダル作用力有効成分情報を取得させ、又は、前記ペダル作用力のペダリングに対する無効な成分であるペダル作用力無効成分を検出する無効成分検出手段に前記ペダル作用力無効成分情報を取得させる情報取得機能と、
   少なくとも、前記ペダル作用力有効成分情報、又は、前記ペダル作用力無効成分情報のいずれかを用いて、前記ペダル作用力の前記クランクの回転に対する効率である伝達効率を前記クランクの回転角度に関連付けて算出する伝達効率算出機能と、
   前記クランクの回転角度に関連付けられた伝達効率に基づく前記クランクの回転角度の所定の範囲に対する代表的なペダリング状態を報知実行手段に報知させる報知制御機能と、を実現させるためのペダリング状態検出プログラムを記録した媒体。

Images