JP6603086B2 - Universal Mount Bicycle Power Meter Module - Google Patents
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Description
本発明は、自転車運転者がサイクリング中に消費する電力量を示すために使用される自転車用電力計に関する。特に、本発明は、電力を決定可能な電気信号を生成することができる如何なる自転車にも適合し得るユニバーサルマウント自転車用電力計モジュールに関する。 The present invention relates to a bicycle wattmeter used to indicate the amount of power a bicycle driver consumes during cycling. In particular, the present invention relates to a universal mount bicycle power meter module that can be adapted to any bicycle capable of generating an electrical signal capable of determining power.
自転車用電力計は、発展的なトレーニングにおける補助として、プロ、アマチュアの自転車運転者の両方により増々多く使用されつつある。幾つかの異なるタイプの自転車用電力計が利用可能であるが、それらの幾つかは、自転車運転者により、クランク、底部ブラケット、または後輪ハブに付与される力を測定するためのひずみゲージを使用する。ひずみゲージを用いた公知の自転車用電力計は、付与された力を示す電気信号を提供するのに有効である一方、比較的高価であり、取り付けがやや困難である。 Bicycle power meters are increasingly being used by both professional and amateur bicycle drivers as an aid in developing training. Several different types of bicycle power meters are available, some of which have strain gauges to measure the force applied to the crank, bottom bracket, or rear wheel hub by the bicycle driver. use. While known bicycle power meters using strain gauges are effective in providing an electrical signal indicative of the applied force, they are relatively expensive and somewhat difficult to install.
2013年2月5日に発行された、本願と同一の出願人による米国特許第8,370,087号の"Bicycle Power Meter With Frame Mounted Sensor(フレーム搭載型センサを有する自転車用電力計)"は、比較的安価であり、かつ、製造時、小売店での販売時、エンドユーザの何れにおいても取り付けが容易な自転車用電力計を開示している。自転車用電力計は、自転車のフレームの後部フォークの端部に位置する比較的圧縮性の高いウェブ部分上に搭載されたひずみゲージセンサ組立部品を有する。この比較的圧縮性の高いウェブ部分は、後輪ハブの近傍に位置し、自転車運転者によりクランクに付与されてチェーン及びスプロケット部品を介してハブに伝達される力を受ける。上記センサ組立部品は、オームの法則に従って相互接続された伸縮性のある2つのセンサを有し、これらセンサの各々は、圧縮性の高いウェブ部分の移動に伴って抵抗が変化する可変抵抗素子を有する第1層、及び該第1層を支持する第2層を有する。上記センサ部は、ブリッジ回路において、他の2つの抵抗に接続され、自転車運転者の付与する力を示す信号を生成する。これらの信号は、電力信号を生成するために、速度信号と共に処理され、電力信号は表示装置に入力される。この自転車用電力計は、従来より公知の自転車用電力計に存在する問題点を克服するものであるが、その適用は、自転車のフレームに比較的圧縮性の高いウェブ部分を有する自転車に限られる。全ての自転車のフレームが、この様な構成を採るわけではない。 US Pat. No. 8,370,087 issued on Feb. 5, 2013 to the same applicant as “Bicycle Power Meter With Frame Mounted Sensor” is a bicycle power meter with a frame-mounted sensor. A bicycle power meter is disclosed that is relatively inexpensive and that can be easily installed by any end user at the time of manufacture, sale at a retail store, or the like. The bicycle power meter has a strain gauge sensor assembly mounted on a relatively compressible web portion located at the end of the rear fork of the bicycle frame. This relatively highly compressible web portion is located in the vicinity of the rear wheel hub and receives a force imparted to the crank by the bicycle driver and transmitted to the hub via the chain and sprocket parts. The sensor assembly includes two stretchable sensors interconnected according to Ohm's law, each of which includes a variable resistance element whose resistance changes as the highly compressible web portion moves. A first layer having a first layer, and a second layer supporting the first layer. The sensor section is connected to the other two resistors in the bridge circuit, and generates a signal indicating the force applied by the bicycle driver. These signals are processed along with the velocity signal to generate a power signal, which is input to the display device. Although this bicycle power meter overcomes the problems existing in the conventional bicycle power meters, its application is limited to bicycles having a relatively compressible web portion on the bicycle frame. . Not all bicycle frames take this configuration.
本発明は、雄ねじ付き軸端部を有する後部車軸、及び後方フレーム部を有する如何なる自転車に対しても、搭載可能なユニバーサルマウント自転車用電力計モジュールを有する。このユニバーサルマウント自転車用電力計モジュールは、比較的安価であるが、自転車運転者により付与された力を示す電気信号を提供し、該信号を速度信号と組み合わせて、リアルタイムの電力測定を可能とするのに有効である。 The present invention has a universal mount bicycle wattmeter module that can be mounted on any rear bicycle axle having a male threaded shaft end and rear bicycle frame. This universal mount bicycle power meter module is relatively inexpensive, but provides an electrical signal indicating the force applied by the bicycle driver and combines it with a speed signal to enable real-time power measurements. It is effective.
第1の態様では、本発明は、開口部を有する第1の端部、後方自転車軸に隣接する自転車フレーム部に固定される様に構成された第2の端部、及び圧縮可能な中央部を有する伸長基板部材と;上記圧縮可能な中央部上に搭載され、各々が、その上に可変抵抗素子が搭載された第1層、及び該第1層を支持する第2層を有する第1及び第2のストレッチセンサを有し、上記第1及び第2のストレッチセンサの上記可変抵抗素子は、オームの法則に従って相互接続されることで、自転車運転者の力を示す総抵抗値を表示する、ひずみゲージセンサ組立部品と;上記基板部材の上記第1の端部に強固に固定され、対応する雄ねじ付き自転車軸端部に螺合されて上記基板部材を上記第1の端部の自転車軸に固定できる様に、上記基板部材の第1の端部における上記開口部に位置合わせされた、中央に位置する雌ねじ貫通穴を有する、取り付けナットと;上記基板部材上に搭載され、上記ひずみゲージセンサ組立部品に電気的に接続されて、上記総抵抗値を自転車運転者の電力信号に変換する信号処理部と:を有する自転車用電力計モジュールを有する。 In a first aspect, the present invention provides a first end having an opening, a second end configured to be secured to a bicycle frame adjacent to a rear bicycle axle, and a compressible central portion. A first layer having a first layer mounted on the compressible central portion, each having a variable resistance element mounted thereon, and a second layer supporting the first layer. And the second stretch sensor, and the variable resistance elements of the first and second stretch sensors are interconnected according to Ohm's law to display a total resistance value indicative of a bicycle driver's force A strain gauge sensor assembly; firmly fixed to the first end of the board member and screwed into a corresponding male threaded bicycle shaft end to attach the board member to the first end of the bicycle shaft; The first end of the substrate member so that it can be fixed to A mounting nut having a centrally located internal thread through hole aligned with the opening; and mounted on the substrate member and electrically connected to the strain gauge sensor assembly, the total resistance value A bicycle power meter module including: a signal processing unit that converts a power signal into a bicycle driver's power signal.
上記基板部材の上記圧縮可能な中央部は、好ましくは、上記基板部材の上記第1及び第2の端部の幅よりも狭い幅を有し、付与される力を受けて、上記中央部の圧縮を促進する。 The compressible central portion of the substrate member preferably has a width that is narrower than the width of the first and second end portions of the substrate member, and receives the applied force, Promote compression.
上記伸長基板部材の上記第2の端部は、好ましくは、上記伸長基板部材の上記第2の端部に固定された取り付け固定具を用いて、上記自転車フレーム部に固定され、該取り付け固定具は、上記自転車フレーム部を強固に捕捉する様に構成された取り付けバンドを有する。 The second end portion of the elongated substrate member is preferably fixed to the bicycle frame portion using an attachment fixture fixed to the second end portion of the elongated substrate member, and the attachment fixture Has a mounting band configured to firmly capture the bicycle frame portion.
上記第1及び第2のストレッチセンサは、上記第1層の各々が対向する位置関係で配置されるか、あるいは、上記第2層の各々が対向する位置関係で配置されてもよい。 The first and second stretch sensors may be arranged in a positional relationship in which the first layers are opposed to each other, or may be arranged in a positional relationship in which the second layers are opposed to each other.
上記信号処理部は、好ましくは、第1ブランチにおいて接続された上記第1及び第2のストレッチセンサ、及び第2ブランチにおいて接続された一組の固定抵抗を有するブリッジ回路と;上記ブリッジ回路に接続されて、上記総抵抗値を示す信号を増幅する増幅器と;上記増幅器に接続されて、上記増幅器から出力される信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器と;上記アナログ/デジタル変換器に接続されて、上記デジタル信号及び自転車速度信号を、対応する自転車速度計から受信し、該受信された信号を上記電力信号に変換するマイクロコンピュータとを有する。好適な無線の実施形態では、上記信号処理部は、上記マイクロコンピュータに接続されて、上記電力信号を受信して同等の無線信号を生成する送信器と;上記送信器に接続されて、上記同等の無線信号を、対応する受信器に送信するアンテナとを更に有する。 The signal processing unit preferably includes a bridge circuit having the first and second stretch sensors connected in the first branch and a pair of fixed resistors connected in the second branch; and connected to the bridge circuit An amplifier that amplifies the signal indicating the total resistance value; an analog / digital converter that is connected to the amplifier and converts a signal output from the amplifier into a digital signal; and the analog / digital converter. And a microcomputer for receiving the digital signal and the bicycle speed signal from a corresponding bicycle speedometer and converting the received signal into the power signal. In a preferred wireless embodiment, the signal processing unit is connected to the microcomputer and receives the power signal and generates an equivalent wireless signal; and is connected to the transmitter and the equivalent And an antenna for transmitting the radio signal to a corresponding receiver.
第2の態様では、本発明は、後部を有するフレーム、及び、上記フレームの後部に隣接する、雄ねじ付き軸端部を有する後部車軸を有する自転車;及び、開口部を有する第1の端部、上記フレームの後部に固定された第2の端部、及び圧縮可能な中央部を有する伸長基板部材と;上記圧縮可能な中央部上に搭載され、各々が、その上に可変抵抗素子が搭載された第1層、及び該第1層を支持する第2層を有する第1及び第2のストレッチセンサを有し、該第1及び第2のストレッチセンサの上記可変抵抗素子は、オームの法則に従って相互接続されることで、自転車運転者の力を示す総抵抗値を表示する、ひずみゲージセンサ組立部品と;上記基板部材の上記第1の端部に強固に固定され、上記開口部に位置合わせされた中央に位置する雌ねじ貫通穴を有し、上記基板部材が該基板部材の上記第1の端部の軸端部に固定される様に、上記雄ねじ付き軸端部に螺合された取り付けナットと;上記基板部材上に搭載され、上記ひずみゲージセンサ組立部品に電気的に接続されて、上記総抵抗値を自転車運転者の電力信号に変換する信号処理部;とを有する自転車用電力計モジュールの組合せを有する。 In a second aspect, the invention provides a bicycle having a frame having a rear portion and a rear axle having a male threaded shaft end adjacent to the rear portion of the frame; and a first end portion having an opening; An elongated substrate member having a second end fixed to the rear portion of the frame and a compressible central portion; mounted on the compressible central portion, each having a variable resistance element mounted thereon; A first layer and a second stretch sensor having a second layer supporting the first layer, and the variable resistance element of the first and second stretch sensors is in accordance with Ohm's law. A strain gauge sensor assembly, which is interconnected to display a total resistance value indicative of a bicycle driver's force; firmly fixed to the first end of the substrate member and aligned with the opening Centered bitch A mounting nut having a through hole and screwed to the male threaded shaft end so that the substrate member is fixed to the shaft end of the first end of the substrate member; And a signal processing unit that is electrically connected to the strain gauge sensor assembly and converts the total resistance value into a bicycle driver's power signal.
上記伸長基板部材の上記圧縮可能な中央部は、好ましくは、上記伸長基板部材の上記第1及び第2の端部の幅よりも狭い幅を有し、付与される力を受けて、上記中央部の圧縮を促進する。 The compressible central portion of the elongated substrate member preferably has a width that is narrower than the width of the first and second ends of the elongated substrate member, and receives the force applied to the center. Promotes compression of the part.
上記伸長基板部材の上記第2の端部は、好ましくは、上記伸長基板部材の上記第2の端部に固定された取り付け固定具を用いて、自転車フレーム部に固定され、該取り付け固定具は、上記自転車フレーム部を強固に捕捉する様に構成された取り付けバンドを有する。 The second end portion of the elongated substrate member is preferably fixed to the bicycle frame using an attachment fixture fixed to the second end portion of the elongated substrate member, and the attachment fixture is And a mounting band configured to firmly capture the bicycle frame portion.
上記第1及び第2のストレッチセンサは、上記第1層の各々が対向する位置関係で配置されるか、あるいは、上記第2層の各々が対向する位置関係で配置されてもよい。 The first and second stretch sensors may be arranged in a positional relationship in which the first layers are opposed to each other, or may be arranged in a positional relationship in which the second layers are opposed to each other.
上記信号処理部は、好ましくは、第1ブランチにおいて接続された上記第1及び第2のストレッチセンサ、及び第2ブランチにおいて接続された一組の固定抵抗を有するブリッジ回路と;上記ブリッジ回路に接続されて、上記総抵抗値を示す信号を増幅する増幅器と;上記増幅器に接続されて、上記増幅器から出力される信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器と;上記アナログ/デジタル変換器に接続されて、上記デジタル信号及び自転車速度信号を、対応する自転車速度計から受信し、該受信された信号を上記電力信号に変換するマイクロコンピュータとを有する。好適な無線の実施形態では、上記信号処理部は、上記マイクロコンピュータに接続されて、上記電力信号を受信して同等の無線信号を生成する送信器と;上記送信器に接続され、上記同等の無線信号を、対応する受信器に送信するアンテナとを更に有する。 The signal processing unit preferably includes a bridge circuit having the first and second stretch sensors connected in the first branch and a pair of fixed resistors connected in the second branch; and connected to the bridge circuit An amplifier that amplifies the signal indicating the total resistance value; an analog / digital converter that is connected to the amplifier and converts a signal output from the amplifier into a digital signal; and the analog / digital converter. And a microcomputer for receiving the digital signal and the bicycle speed signal from a corresponding bicycle speedometer and converting the received signal into the power signal. In a preferred wireless embodiment, the signal processing unit is connected to the microcomputer and receives a power signal to generate an equivalent wireless signal; and is connected to the transmitter and the equivalent And an antenna for transmitting the radio signal to a corresponding receiver.
本発明は、雄ねじ付き軸端部を有する後部車軸、及び後方フレーム部を有する如何なる自転車に対しても、自転車用電力計の取り付けをかなり容易にする。上記自転車用電力計モジュールは、自転車の製造時に、自転車部品に容易に固定可能である。同様に、上記自転車用電力計モジュールは、例えば小売店等、流通網の如何なる地点においても、追加オプションとして、自転車に容易に固定可能である。自転車運転者もまた、上記自転車用電力計モジュールを、自転車購入後に、比較的安価かつ少ない労力で自転車に追加することができる。 The present invention considerably facilitates the installation of a bicycle wattmeter for any bicycle having a rear axle with a male threaded shaft end and a rear frame. The bicycle power meter module can be easily fixed to a bicycle part when the bicycle is manufactured. Similarly, the bicycle power meter module can be easily fixed to the bicycle as an additional option at any point in the distribution network, such as a retail store. Bicycle drivers can also add the bicycle power meter module to a bicycle after purchasing the bicycle at a relatively low cost and with little effort.
本発明の本質及び利点の十分な理解のために、添付の図面に併せて、以下の詳細な説明を参照するものとする。 For a full understanding of the nature and advantages of the present invention, reference should be made to the following detailed description taken together with the accompanying figures.
ここで図面を参照すると、図1は、本発明を組み込んだ自転車用電力計モジュールの第1実施形態の平面図である。この図に示す様に、概して参照符号10で示される自転車用電力計モジュール組立部品は、第1の端部12、第2の反対側の端部13、及び、好ましくは端部12、13よりも幅の狭い中央部14を有する伸長基板部材11を有する。伸長基板部材11は、端部12に付与される力に応じて長さが伸縮可能にするため、例えば、1.0mmの厚さを有するステンレス鋼の様な、比較的圧縮性が高く薄い材料から製造される。
Referring now to the drawings, FIG. 1 is a plan view of a first embodiment of a bicycle power meter module incorporating the present invention. As shown in this figure, a bicycle power meter module assembly, generally indicated by
詳細については図7〜図9を参照して後述するが、ひずみゲージセンサ組立部品15は、中央部14の上面に固定されている。ひずみゲージセンサ組立部品15は、信号処理部の入力端子に電気的に接続された一組の抵抗導体を有する。この信号処理部は、詳細については図5(有線型)及び図6(無線型)を参照して後述するが、基板部材11の端部13の上面に順に接合された回路基板17上に搭載されている。この信号処理部は、(図示の様に)回路基板17に、または、基板部材11の端部13の上面に直接的に、取り外し可能に固定された小型電池18により電力供給される。電池18から上記信号処理部に供給される電力は、手動操作可能なオンオフスイッチ19により制御される。
Although details will be described later with reference to FIGS. 7 to 9, the strain
自転車用電力計モジュール10を自転車の後部車軸の一端に固定するために使用される雌ねじ式ナット20は、基板部材11の第1の端部12の上面に固定される。ナット20は、例えば、溶接、ろう接、または、粘着性の高い接着といった様々な技術を用いて、固定することができる。この固定工程において重要なことは、ナット20及び基板部材11間の相対運動が防止される様に、ナット20が基板部材11に強固に固定されなければならないことである。換言すれば、ナット20が螺着される自転車軸の端部が、自転車のチェーンにより付与される力のためにずれた時、ひずみゲージセンサ組立部品15がこのずれの量を感知することができる様に、このずれは、ナット20を介して基板部材11に伝達されなければならない。
A
基板部材11の第2の反対側端部13には、一組の取り付け開口部22、23が備えられている。参照符号25により概して示される取り付け固定具は、好ましくは、従来の自動車用ホース留め金であり、図2及び図4に示す様式で、端部13が取り付け固定具25に固定可能な様に、嵌合する対の取り付け開口部26、27が備えられている。
A pair of
図2は、所定の位置に搭載された図1の自転車用電力計モジュール10を例示する自転車を後部スプロケット側から見た場合の部分平面図である。この図、図3及び図4に示す様に、取り付け固定具25は、開口部22、23、26、27を貫通するねじ固定具28を用いて、基板部材11の反対側端部13にまず固定される。次に、図2に示す様式で、基板部材11が、自転車フレームの部品29と位置合わせされた反対側端部13により、所定の位置に強固に固定されるまで、モジュール10は、軸28の端部の方に向けられて、ねじ切りナット20により、ねじ軸28のスプロケット端部に取り付けられる。次に、反対側端部13が、フレーム部品29に強固に固定されるまで、フレーム部品29の周りに取り付け固定具25の取り付けバンド31を通し、フレーム部品29の周縁部に対してバンド31を締め付けることにより、基板部材の反対側端部13は、自転車のフレームの部品29に固定される。これにより、自転車用電力計モジュール10の機械的な取り付けが完了する。
FIG. 2 is a partial plan view of a bicycle illustrating the bicycle
自転車の運転者が、使用中に、クランクに取り付けられたペダルに力を付与すると、駆動チェーン35(図2)は、スプロケット36経由で軸28に伝達される力を受け、軸28を水平方向に偏向させる。この軸28の偏向は、基板部材11を介してひずみゲージセンサ組立部品15に伝達され、ひずみゲージセンサ組立部品15から出力される信号を変化させる。この出力信号は、自転車運転者に表示可能な電力の大きさを示す信号を生成するために、後述する方法で処理される。
When the bicycle driver applies a force to the pedal attached to the crank during use, the drive chain 35 (FIG. 2) receives the force transmitted to the
図7は、センサ本体の線形縦方向変位に応じて予測可能な量だけオーム抵抗が変化する特性を有する単一のストレッチセンサ40を例示する。ストレッチセンサ40は、薄い可変抵抗素子43が上に備えられた第1層42、及び第1層42を保持してセンサ40に追加の機械的強度を提供するする第2基層44を有する。センサ40の抵抗値は、センサ本体の縦方向変位に依存する。図7に示す様に、センサ40が、(屈曲として例示された)1つの方向、すなわち第1の方向に変位されると、抵抗値は(R+r)に増加する。ここで、Rは、センサ40の残余抵抗値に相当し、rは、上記第1の方向への変位により追加された抵抗値に相当する。同様に、センサ40が反対方向に変位されると、抵抗値は(R−r)に減少する。
FIG. 7 illustrates a
図8は、図1及び図2に示した電力計の構成に組み込まれるタイプのひずみゲージセンサ組立部品15を例示する。この図に示す様に、センサ組立部品15は、第1層42a、42b及び第2層44a、44bをそれぞれ有する2つの二層ストレッチセンサ40a、40bを有する。ストレッチセンサ40a、40bは、第1層42a、42bが(R+r)及び(R−r)の関係で対向する様に、配置されている。センサ組立部品15が、右側後部フォーク12の軸28に付与される力により変位されるに連れて、各ストレッチセンサの総抵抗値は、同一方向及び反対方向に変化するであろう。
FIG. 8 illustrates a strain
図9は、図1及び図2に示した電力計の構成に組み込まれる別のタイプのひずみゲージセンサ組立部品50を例示する。この図に示す様に、センサ組立部品50は、第1層42a、42b及び第2層44a、44bをそれぞれ有する2つの二層ストレッチセンサ40a、40bを有する。ストレッチセンサ40a、40bは、第2層44a、44bが(R−r)及び(R+r)の関係で対向する様に、配置されている。センサ組立部品50が、右側後部フォーク12の軸28に付与される力により変位されるに連れて、各ストレッチセンサの総抵抗値は、同一方向及び反対方向に変化するであろう。
FIG. 9 illustrates another type of strain
図5は、有線装置として構成される単一のひずみゲージセンサ組立部品を用いた自転車用電力計装置のブロック図である。この図に示す様に、ひずみゲージセンサ組立部品15または50を含むストレッチセンサ40a、40bは、周知のホイートストン・ブリッジの回路構成により、一組の固定抵抗52、54に接続されている。ブリッジの最も上のノードは、電池18により供給される電位源Vcに接続されている。ブリッジの最も下のノードは、回路接地に接続されている。右側のノードは、固定抵抗52、54の一端に接続され、ブリッジ回路の一方の出力端子としての機能を果たす。固定抵抗52の第2端部は、ストレッチセンサ40aの一端及び供給電圧Vcに接続されている。固定抵抗54の第2端部は、ストレッチセンサ40bの一端及び回路接地に接続されている。ストレッチセンサ40a、40bの他端は共に接続され、ブリッジ回路の他方の出力端子としての機能を果たす。
FIG. 5 is a block diagram of a bicycle power meter device using a single strain gauge sensor assembly configured as a wired device. As shown in this figure, the
ブリッジ回路の出力端子は、ブリッジ信号を増幅する増幅器55の入力端子に接続されている。増幅器55は、好ましくは、マキシム社から入手可能なMAX4197という種類の装置である。増幅器55から出力される増幅信号は、増幅されたアナログ信号を同等のデジタル信号に変換するアナログ/デジタル(A/D)変換器56に入力される。A/D変換器56から出力されるデジタル信号は、マイクロコンピュータ58の入力ポートに入力される。A/D変換器56及びマイクロコンピュータ58は、好ましくは、マイクロチップ社から入手可能なPIC 10F202という種類の装置内に組み合わされる。自転車速度計(図示せず)からの速度信号もまた、マイクロコンピュータ58に入力される。マイクロコンピュータ58は、周知のアルゴリズムを用いて力信号及び速度信号を処理し、電力の大きさを示す信号を提供する。この電力の大きさを示す信号は、自転車運転者が読み取り可能な形態で現在の電力値を表示する多機能表示装置60に入力される。図5に示す実施形態では、上記装置の各々は、オームの法則に従った結線により、相互接続される。
The output terminal of the bridge circuit is connected to the input terminal of an
図6は、無線装置として構成される単一のひずみゲージセンサ組立部品を用いた自転車用電力計装置のブロック図である。この図では、図5のシステムの同一要素に対応する要素には、同一の参照番号を付している。図6のシステムでは、処理された電力信号は、回路基板17上に配置された無線送信器62に入力される。送信器62は、好ましくは、ノルウェーのノルディックセミコンダクタ社から入手可能なnRF24AP2 ANT+という種類の製品である。送信器62は、多機能表示装置60近傍に配置され電力信号を多機能表示装置60に供給する受信器64に対し、アンテナ63(図1)経由でこれらの電力信号を送信する。
FIG. 6 is a block diagram of a bicycle wattmeter device using a single strain gauge sensor assembly configured as a wireless device. In this figure, elements corresponding to the same elements of the system of FIG. 5 are given the same reference numerals. In the system of FIG. 6, the processed power signal is input to a
自転車用電力計装置は、有線型及び無線型の双方において、ひずみゲージ組立部品15、50、増幅器55、A/D変換器56、マイクロコンピュータ58及び送信器62は全て回路基板17上に搭載されるのに対し、多機能表示装置60及び受信器64は、自転車運転者が表示を見るのに好都合な位置、典型的には自転車のハンドル上の何処かに搭載される。
In the bicycle power meter device, the strain
自転車運転者が、使用中に、自転車のペダルに力を付与すると、この力の大きさは、ブリッジ回路により監視され、自転車運転者が観測するための可視的な電力表示信号に変換される。図10は、クランクの角度位置に応じた自転車運転者の電力変化を例示する概略図である。(a)の位置において、ペダルは実質的に水平であり、自転車運転者は、前方のペダルにより最大の力を付与している。(b)の位置において、ペダルは実質的に垂直であり、自転車運転者は、最小の力を付与している。(c)の位置において、ペダルは実質的に水平であり、再び、自転車運転者は、前方のペダルにより最大の力を付与している一方;(d)の位置において、ペダルは実質的に垂直であり、自転車運転者は、最小の力を付与している。 When the bicycle driver applies a force to the bicycle pedal during use, the magnitude of this force is monitored by a bridge circuit and converted into a visible power display signal for observation by the bicycle driver. FIG. 10 is a schematic view illustrating a change in electric power of a bicycle driver according to the angular position of the crank. In the position (a), the pedal is substantially horizontal and the bicycle driver is applying the maximum force with the front pedal. In the position (b), the pedal is substantially vertical and the bicycle driver is applying minimal force. In position (c), the pedal is substantially horizontal, and again, the bicycle rider is applying maximum force with the front pedal; while in position (d), the pedal is substantially vertical. And the bicycle driver gives the least force.
ここで明らかな様に、本発明の教示により製造される自転車用電力計モジュールは、ひずみゲージを用いた周知の自転車用電力計に対し、コスト及び取り付けの容易性において有利である。より具体的には、自転車用電力計モジュール10は、ナット20が螺合可能なねじ付き後部軸端部、及び取り付け固定具25の取り付けバンド31が固定可能な後方フレーム部を有する如何なる自転車に対しても、比較的簡単に取り付け可能である。この取り付けは、自転車工場または流通工程における他の場所(例えば、小売店、ユーザとしての自転車運転者等)において、実施可能である。更に、本発明の教示により製造される自転車用電力計モジュールは、有線、無線の何れの方式でも構成可能であるため、取り付け過程において柔軟性が高い。
As will be apparent, the bicycle power meter module produced in accordance with the teachings of the present invention is advantageous in cost and ease of installation over known bicycle power meters using strain gauges. More specifically, the bicycle
以上、本発明について、特定の実施形態を参照しながら説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、様々な変更、代替的な構成及び均等物が、採用されるものとしてもよい。例えば、特定の回路部品を開示したが、必要に応じて、他の同等な部品が採用されてもよい。従って、上述の記載は、添付された請求の範囲により定義される発明を限定するものではない。 While the present invention has been described above with reference to specific embodiments, various modifications, alternative configurations, and equivalents may be employed without departing from the spirit of the present invention. For example, although specific circuit components have been disclosed, other equivalent components may be employed as needed. Accordingly, the above description is not intended to limit the invention, which is defined by the appended claims.
10 自転車用電力計モジュール組立部品
11 伸長基板部材
12 第1の端部
13 第2の端部
14 中央部
15 ひずみゲージセンサ組立部品
17 回路基板
18 小型電池
19 手動操作可能オンオフスイッチ
20 雌ねじ式ナット
22、23、26、27 取り付け開口部
25 取り付け固定具
28 ねじ固定具
29 フレーム部品
31 取り付けバンド
35 駆動チェーン
36 スプロケット
40 ストレッチセンサ
40a、40b 二層ひストレッチセンサ
42 第1層
42a、42b 第1層
43 可変抵抗素子
44 第2基層
44a、44b 第2層
50 ひずみゲージセンサ組立部品
52、54 固定抵抗
55 増幅器
56 A/D変換器
58 マイクロコンピュータ
60 多機能表示装置
62 送信器
63 アンテナ
64 受信器
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記圧縮可能な中央部上に搭載され、各々が、その上に可変抵抗素子が搭載された第1層、及び該第1層を支持する第2層を有する第1及び第2のストレッチセンサを有し、前記第1及び第2のストレッチセンサの前記可変抵抗素子は、オームの法則に従って相互接続されることで、自転車運転者の力を示す総抵抗値を出力する、ひずみゲージセンサ組立部品と;
前記伸長基板部材の前記第1の端部に強固に固定され、対応する雄ねじ付き自転車軸端部に螺合されて前記伸長基板部材を前記第1の端部の自転車軸に固定できる様に、前記伸長基板部材の前記第1の端部における前記開口部に位置合わせされた、中央に位置する雌ねじ貫通穴を有する取り付けナットと;
前記伸長基板部材上に搭載され、前記ひずみゲージセンサ組立部品に電気的に接続されて、前記総抵抗値及び対応する自転車速度計からの自転車速度信号を自転車運転者の電力信号に変換する信号処理部と:
を有する自転車用電力計モジュール。 An elongated substrate member having a first end having an opening, a second end configured to be secured to a bicycle frame adjacent to the rear bicycle axle, and a compressible central portion;
First and second stretch sensors mounted on the compressible central portion, each having a first layer on which a variable resistance element is mounted, and a second layer supporting the first layer. A strain gauge sensor assembly, wherein the variable resistance elements of the first and second stretch sensors are interconnected according to Ohm's law to output a total resistance value indicative of a bicycle driver's force; ;
Wherein said elongated substrate member is firmly secured to the first end, as the corresponding said elongated substrate member is screwed to the bicycle axis end with external thread can be fixed to the bicycle axis of said first end, A mounting nut having a centrally located internal thread through hole aligned with the opening at the first end of the elongated substrate member;
Signal processing mounted on the elongated substrate member and electrically connected to the strain gauge sensor assembly to convert the total resistance value and a corresponding bicycle speed signal from the bicycle speedometer into a bicycle driver power signal Department:
Bicycle power meter module having.
第1ブランチにおいて接続された前記第1及び第2のストレッチセンサ、及び第2ブランチにおいて接続された一組の固定抵抗を有するブリッジ回路と;
前記ブリッジ回路に接続され、前記総抵抗値を示す信号を増幅する増幅器と;
前記増幅器に接続され、前記増幅器から出力される信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器と;
前記アナログ/デジタル変換器に接続され、前記デジタル信号及び前記自転車速度信号を、前記対応する自転車速度計から受信し、該受信された信号を前記電力信号に変換するマイクロコンピュータと
を更に有する、請求項1に記載の自転車用電力計モジュール。 The signal processing unit
A bridge circuit having the first and second stretch sensors connected in the first branch and a set of fixed resistors connected in the second branch;
An amplifier connected to the bridge circuit for amplifying a signal indicative of the total resistance value;
An analog / digital converter connected to the amplifier and converting a signal output from the amplifier into a digital signal;
And a microcomputer connected to the analog / digital converter for receiving the digital signal and the bicycle speed signal from the corresponding bicycle speedometer and converting the received signal into the power signal. Item 2. The bicycle power meter module according to Item 1.
前記送信器に接続され、前記同等の無線信号を、対応する受信器に送信するアンテナと
を更に有する、請求項6に記載の自転車用電力計モジュール。 A transmitter connected to the microcomputer for receiving the power signal and generating an equivalent radio signal;
The bicycle power meter module according to claim 6, further comprising an antenna connected to the transmitter and transmitting the equivalent radio signal to a corresponding receiver.
開口部を有する第1の端部、前記フレームの後部に固定された第2の端部、及び圧縮可能な中央部を有する伸長基板部材と;
前記圧縮可能な中央部上に搭載され、各々が、その上に可変抵抗素子が搭載された第1層、及び該第1層を支持する第2層を有する第1及び第2のストレッチセンサを有し、該第1及び第2のストレッチセンサの前記可変抵抗素子は、オームの法則に従って相互接続されることで、自転車運転者の力を示す総抵抗値を出力する、ひずみゲージセンサ組立部品と;
前記伸長基板部材の前記第1の端部に強固に固定され、前記開口部に位置合わせされた中央に位置する雌ねじ貫通穴を有し、前記伸長基板部材が該伸長基板部材の前記第1の端部の軸端部に固定される様に、前記雄ねじ付き軸端部に螺合された取り付けナット;
前記伸長基板部材上に搭載され、前記ひずみゲージセンサ組立部品に電気的に接続されて、前記総抵抗値及び対応する自転車速度計からの自転車速度信号を自転車運転者の電力信号に変換する信号処理部と
を有する自転車用電力計モジュール:
を備えた自転車。 A frame having a rear portion, and a rear axle having a male threaded shaft end adjacent to the rear portion of the frame; and
An elongated substrate member having a first end having an opening, a second end secured to the rear of the frame, and a compressible center;
First and second stretch sensors mounted on the compressible central portion, each having a first layer on which a variable resistance element is mounted, and a second layer supporting the first layer. And the variable resistance elements of the first and second stretch sensors are interconnected according to Ohm's law to output a total resistance value indicative of a bicycle driver's force; ;
It is rigidly secured to said first end of said elongated substrate member having a female screw through hole positioned in the center aligned with the said opening, the elongated substrate member of the first of the elongated substrate member A mounting nut screwed onto the male threaded shaft end to be secured to the shaft end of the end;
Signal processing mounted on the elongated substrate member and electrically connected to the strain gauge sensor assembly to convert the total resistance value and a corresponding bicycle speed signal from the bicycle speedometer into a bicycle driver power signal Bicycle wattmeter module with:
With a bicycle.
第1ブランチにおいて接続された前記第1及び第2のストレッチセンサ、及び第2ブランチにおいて接続された一組の固定抵抗を有するブリッジ回路と;
前記ブリッジ回路に接続され、前記総抵抗値を示す信号を増幅する増幅器と;
前記増幅器に接続され、前記増幅器から出力される信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器と;
前記アナログ/デジタル変換器に接続され、前記デジタル信号及び前記自転車速度信号を、前記対応する自転車速度計から受信し、該受信された信号を前記電力信号に変換するマイクロコンピュータと
を更に有する、請求項8に記載の自転車。 The signal processing unit
A bridge circuit having the first and second stretch sensors connected in the first branch and a set of fixed resistors connected in the second branch;
An amplifier connected to the bridge circuit for amplifying a signal indicative of the total resistance value;
An analog / digital converter connected to the amplifier and converting a signal output from the amplifier into a digital signal;
And a microcomputer connected to the analog / digital converter for receiving the digital signal and the bicycle speed signal from the corresponding bicycle speedometer and converting the received signal into the power signal. Item 10. The bicycle according to item 8.
前記送信器に接続され、前記同等の無線信号を、対応する受信器に送信するアンテナと
を更に有する、請求項13に記載の自転車。 A transmitter connected to the microcomputer for receiving the power signal and generating a radio signal equivalent to the power signal;
Which is connected to the transmitter, the pre-Symbol radio signals of the same or the like, and an antenna for transmitting to the receiver a corresponding, bicycle according to claim 13.
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