JP7438837B2 - 人力駆動車用のコンポーネント - Google Patents
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Description
第1側面のコンポーネントによれば、抵抗体が0.01マイクロメートル以上かつ1マイクロメートル以下の厚さの金属層によって形成されるため、抵抗体の断面積が小さくできる。抵抗体の断面積が小さいと、抵抗体の電気抵抗が大きくなるので、抵抗体における電流が減少して、抵抗体における消費電力を小さくできる。このため、第1側面のコンポーネントは、人力駆動車に好適に用いられる。
第2側面のコンポーネントによれば、抵抗体の電気抵抗をより大きくして、抵抗体における消費電力をより小さくできる。
第3側面のコンポーネントによれば、抵抗体の電気抵抗をより大きくして、抵抗体における消費電力をより小さくできる。
第4側面のコンポーネントによれば、ゲージ配線の単位長さあたりの電気抵抗値が抵抗体の単位長さあたりの電気抵抗値よりも低いため、ゲージ配線における抵抗体から出力される信号の損失を抑制できる。
第5側面のコンポーネントによれば、ゲージ配線の単位長さあたりの電気抵抗値が抵抗体の単位長さあたりの電気抵抗値よりも低いため、ゲージ配線における抵抗体から出力される信号の損失を抑制できる。このため、第5側面のコンポーネントは、人力駆動車に好適に用いられる。
第6側面のコンポーネントによれば、抵抗体の組成と、ゲージ配線の組成とを異ならせることによって、ゲージ配線の単位長さあたりの電気抵抗値を抵抗体の単位長さあたりの電気抵抗値よりも低くできる。第6側面のコンポーネントによれば、抵抗体と、電気配線とを、それぞれ適切な材料を用いて構成できる。
第7側面のコンポーネントによれば、第2部分の電気抵抗率を抵抗体の電気抵抗率および第1部分の電気抵抗率よりも低くすることによってゲージ配線の単位長さあたりの電気抵抗値を抵抗体の単位長さあたりの電気抵抗値よりも低くできる。
第8側面のコンポーネントによれば、抵抗体がCuNi、Ni、および、NiCrの1つを含み、ゲージ配線の少なくとも一部がCuを含むことによって、ゲージ配線の単位長さあたりの電気抵抗値を抵抗体の単位長さあたりの電気抵抗値よりも低くできる。
第9側面のコンポーネントによれば、抵抗体とゲージ配線の少なくとも一部とを異なる材料によって形成する場合、抵抗体と、電気配線の少なくとも一部と、をそれぞれ異なる製造プロセスによって作成しやすい。
第10側面のコンポーネントによれば、ゲージ配線を抵抗体に電気的に接続しやすい。
第11側面のコンポーネントによれば、ゲージ端子によってひずみゲージの外部の電子部品に接続できる。
第12側面のコンポーネントによれば、第1抵抗体と第2抵抗体とをゲージ配線によって電気的に接続できる。
第13側面のコンポーネントによれば、ゲージ端子とゲージ配線との接続部における信号の損失が抑制される。
第14側面のコンポーネントによれば、ゲージ端子と電気配線とが直接または導電性粒子によって電気的に接続されるため、ゲージ端子と電気配線とを安定して電気的に接続できる。
第15側面のコンポーネントによれば、ゲージ端子と、電気配線の少なくとも一部と、が一体成形されるため、ゲージ端子と電気配線との接続部における信号の損失が抑制される。
第16側面のコンポーネントによれば、ゲージ端子と電気配線とが直接または導電性粒子によって電気的に接続されるため、ゲージ端子と電気配線とを安定して電気的に接続できる。このため、第16側面のコンポーネントは、人力駆動車に好適に用いられる。
第17側面のコンポーネントによれば、接着層によってゲージ端子と電気配線との間に導電性粒子が安定して保持できる。
第18側面のコンポーネントによれば、ファスナ部材によって、ゲージ端子に電気配線を密着させて固定できる。
第19側面のコンポーネントによれば、ゲージ端子および配線端子の一方は、櫛形電極によって形成されるため、製造時に櫛型電極の櫛歯間に接着層が入ることによって、ゲージ端子および配線端子に導電性粒子が接触しやすい。
第20側面のコンポーネントによれば、基材をコンポーネントの形状に沿わせやすい。
第21側面のコンポーネントによれば、無線送信装置によって信号処理部からの信号に対応する情報を外部装置に送信できる。
第22側面のコンポーネントによれば、演算処理装置によってコンポーネント本体に与えられる力に関する情報を演算できる。
第23側面のコンポーネントによれば、操作部の操作によって演算処理装置にリセット信号を入力できる。
第24側面のコンポーネントによれば、回転状態検出部によってコンポーネント本体の少なくとも一部の回転状態を検出できる。
第25側面のコンポーネントによれば、発光装置および発音装置の少なくとも1つを有する報知装置によってユーザに情報を報知できる。
第26側面のコンポーネントによれば、ひずみゲージおよび信号処理部に異物が付着することを、カバー部材によって抑制できる。
第27側面のコンポーネントによれば、クランクアッセンブリ、クランクアーム、クランク軸、ペダル、フレーム、ハンドル、ステム、フロントフォーク、シートポスト、サドル、ホイール、ハブ、キャリア、および、ドライブユニットの少なくとも1つを含むコンポーネント本体を備えるコンポーネントが人力駆動車に好適に用いられる。
図1から図24を参照して、実施形態の人力駆動車用のコンポーネント20について説明する。人力駆動車10は、少なくとも1つの車輪を有し、少なくとも人力駆動力によって駆動できる乗り物である。人力駆動車10は、例えばマウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、および、ハンドバイク、リカンベントなど種々の種類の自転車を含む。人力駆動車10が有する車輪の数は限定されない。人力駆動車10は、例えば1輪車および3輪以上の車輪を有する乗り物も含む。人力駆動車10は、人力駆動力のみによって駆動できる乗り物に限定されない。人力駆動車10は、人力駆動力だけではなく、電気モータの駆動力を推進に利用するイーバイク(E-bike)を含む。イーバイクは、電気モータによって推進が補助される電動アシスト自転車を含む。以下、実施形態において、人力駆動車10を、自転車として説明し、自転車の一例をロードバイクとして説明する。本実施形態の人力駆動車10は、クランクアッセンブリ22X、ペダル28、フレーム30、ハンドル32、ステム34、フロントフォーク36、シートポスト38、サドル40、ホイール42、および、ハブ44を含む。クランクアッセンブリ22Xは、少なくとも1つのクランクアーム24およびクランク軸26を含む。本実施形態では、クランクアッセンブリ22Xは、1対のクランクアーム24、およびクランク軸26を含む。
実施形態に関する説明は、本開示に従う人力駆動車用のコンポーネントが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に従う人力駆動車用のコンポーネントは、例えば以下に示される実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。以下の変形例において、実施形態の形態と共通する部分については、実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
ドライブユニット48は、モータ48Aを含む。モータ48Aは、人力駆動車10に推進力を付与するように構成される。モータ48Aは、1または複数の電気モータを含む。モータ48Aは、ペダル28から後ホイール42Aまでの人力駆動力の動力伝達経路、および、前ホイール42Bの少なくとも1つに回転を伝達するように構成される。ペダル28から後ホイール42Aまでの人力駆動力の動力伝達経路には、後ホイール42Aも含まれる。本実施形態では、モータ48Aは、人力駆動車10のフレーム30に設けられ、第1回転体14に回転を伝達するように構成される。モータ48Aは、ハウジング48Bに設けられる。ハウジング48Bは、フレーム30に設けられる。ハウジング48Bは、例えばフレーム30に着脱可能に取り付けられる。モータ48Aおよびモータ48Aが設けられるハウジング48Bを含んで、ドライブユニット48が構成される。モータ48Aとクランク軸26との間の動力伝達経路には、好ましくは、クランク軸26を人力駆動車10が前進する方向に回転させた場合にクランク軸26の回転力がモータ48Aに伝達されないように第3ワンウェイクラッチが設けられる。後ホイール42Aおよび前ホイール42Bの少なくとも1つにモータ48Aを設ける場合、モータ48Aは、ハブモータによって構成されてもよい。
コンポーネント本体22がドライブユニット48を含む場合、基材70は、例えば、クランク軸26と第1回転体14との間の動力伝達経路において人力駆動力を伝達する伝達部材に設けられる。伝達部材は、例えば、実質的に円筒形状に形成され、クランク軸26と同軸に配置される。クランク軸26の軸方向において伝達部材の一端部は、クランク軸26に相対回転不能に連結される。クランク軸26の軸方向において伝達部材の他端部は、第2ワンウェイクラッチまたは第1回転体14に連結される。この場合、信号出力部56は、無線送信装置60を含み、ドライブユニット48に設けられるモータの制御装置に情報を送信する。信号処理部54は、モータの制御装置に含まれていてもよく、モータの制御装置とフレキシブルプリント配線基板および電気ケーブルの少なくとも1つを介して、電気的に接続されていてもよい。
図25に示す人力駆動車10において、電源63は、人力駆動車10に設けられる。電源63は、例えば、信号処理部54と電気ケーブルを介して接続される。電源63は、例えば、フレーム30に設けられる。電源63は、例えば、フレーム30のダウンチューブに少なくとも一部が内蔵されていてもよい。電源63は、例えば電力線通信(PLC;power line communication)、CAN(Controller Area Network)、または、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)によってモータ48Aの制御装置と通信可能である。コンポーネント本体22が、フレーム30、ハンドル32、ステム34、フロントフォーク36、シートポスト38、サドル40、ホイール42、ハブ44、キャリア46、および、ドライブユニット48の少なくとも1つの少なくとも1つを含む場合、電力入力部58には、フレーム30に設けられる電源63から電力が供給されてもよい。コンポーネント本体22がクランクアーム24、クランク軸26、および、ペダル28の少なくとも1つを含む場合、演算処理装置62は、ひずみゲージ52の出力に応じてクランクアーム24、クランク軸26、および、ペダル28の少なくとも1つに入力される人力駆動力を演算してもよい。コンポーネント本体22がフレーム30、ハンドル32、ステム34、フロントフォーク36、ホイール42、ハブ44、および、ドライブユニット48の少なくとも1つを含む場合、演算処理装置62は、ひずみゲージ52の出力に応じてフレーム30、ハンドル32、ステム34、フロントフォーク36、ホイール42、ハブ44、および、ドライブユニット48の少なくとも1つに入力される人力駆動力を演算してもよい。人力駆動車10がドライブユニット48を含み、かつ、ひずみゲージ52が人力駆動力の伝達経路においてドライブユニット48の推進力が合流する部分または合流する部分よりも下流の部材に設けられる場合、演算処理装置62は、人力駆動力およびドライブユニット48の推進力の合力を演算してもよい。コンポーネント本体22がハンドル32、ステム34、および、フロントフォーク36の少なくとも1つを含む場合、演算処理装置62は、ひずみゲージ52の出力に応じてハンドル32、ステム34、および、フロントフォーク36の少なくとも1つに作用する操舵力を演算してもよい。コンポーネント本体22がハンドル32、ステム34、フロントフォーク36、シートポスト38、サドル40、ホイール42、および、キャリア46の少なくとも1つを含む場合、演算処理装置62は、ハンドル32、ステム34、フロントフォーク36、シートポスト38、サドル40、ホイール42、および、キャリア46のうちコンポーネント本体22に含まれる少なくとも1つにかかる荷重を演算してもよい。要するに、ひずみゲージ52は、ひずみゲージ52が設けられる部分に作用する力に応じた信号を出力し、演算処理装置62は、ひずみゲージ52が設けられる部分に作用する力を演算するように構成される。電源63は、例えば、ドライブユニット48のモータ48Aに電力を供給するように構成されていてもよい。変速機が電動変速機を含む場合、例えば、ドライブユニット48の電動変速機に電力を供給するように構成されていてもよい。シートポスト38が電動シートポストを含む場合、電源63は、例えば、電動シートポストに電力を供給するように構成されていてもよい。フロントフォーク36およびリアサスペンション47の少なくとも1つが電動サスペンションを含む場合、例えば、電源63は、電動サスペンションに電力を供給するように構成されていてもよい。
コンポーネント本体22が、クランクアーム24、クランク軸26、ペダル28、および、ドライブユニット48の少なくとも1つを含む場合、回転状態検出部66は、例えば、磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを含んで構成されてもよい。磁気センサは、例えば、フレーム30、クランクアーム24、または、クランク軸26に設けられる磁石Mの磁力を検出するように構成される。コンポーネント本体22が、クランクアーム24、クランク軸26、または、ペダル28の場合、コンポーネント本体22が回転することによって磁気センサと磁石Mとの距離が変化するため、磁気センサは、コンポーネント本体22の回転速度に応じた信号を出力する。コンポーネント本体22がフレーム30を含む場合、磁気センサは、クランクアーム24、クランク軸26、および、ペダル28の少なくとも1つに設けられる磁石Mの磁力を検出することによって、クランクアーム24、クランク軸26、および、ペダル28とフレーム30との相対的な回転状態を検出できる。
回転状態検出部66は、コンポーネント本体22に対して回転する部材の回転状態であればいずれの部材の回転状態を検出するようにしてもよい。コンポーネント本体22に対して回転する部材は、例えば、クランクアーム24、クランク軸26、ペダル28、フレーム30、ハンドル32、ステム34、フロントフォーク36、シートポスト38、サドル40、ホイール42、ハブ44、キャリア46、および、ドライブユニット48のうちのコンポーネント本体22には含まれない部材である。コンポーネント本体22が回転する部材と回転しない部材とを含む場合、回転状態検出部66は、回転する部材と回転しない部材との相対回転の回転状態を検出するようにしてもよい。例えば、コンポーネント20がドライブユニット48を含む場合、回転状態検出部66は、クランク軸26と、ハウジング48Bとの相対回転の回転状態を検出するように構成されてもよく、モータ48Aとハウジング48Bとの相対回転の回転状態を検出するように構成されていてもよい。
Claims (25)
- 人力駆動車用のコンポーネントであって、
コンポーネント本体と、
前記コンポーネント本体に設けられるひずみゲージと、
前記ひずみゲージに電気的に接続される信号処理部と、
前記信号処理部からの信号を出力する信号出力部と、
前記信号処理部に電気的に接続され、前記人力駆動車および前記コンポーネント本体の少なくとも1つに設けられる電源からの電力が供給される電力入力部と、を備え、
前記ひずみゲージは、
基材と、
前記基材に設けられる抵抗体と、
前記基材に設けられ、前記抵抗体に電気的に接続されるゲージ配線と、を含み、
前記抵抗体は、0.01マイクロメートル以上かつ1マイクロメートル以下の厚さの金属層によって形成され、
前記ゲージ配線の単位長さあたりの電気抵抗値は、前記抵抗体の単位長さあたりの電気抵抗値よりも低く、
前記ゲージ配線は、第1部分および前記第1部分を被覆する第2部分を含み、
前記抵抗体と前記ゲージ配線の前記第1部分とは一体成形され、
前記第2部分の電気抵抗率は、前記抵抗体の電気抵抗率および前記第1部分の電気抵抗率よりも低い、コンポーネント。 - 前記金属層の厚さは、0.05マイクロメートル以上かつ0.5マイクロメートル以下である、請求項1に記載のコンポーネント。
- 前記金属層の厚さは、0.1マイクロメートル以上かつ0.3マイクロメートル以下である、請求項2に記載のコンポーネント。
- 人力駆動車用のコンポーネントであって、
コンポーネント本体と、
前記コンポーネント本体に設けられひずみゲージと、
前記ひずみゲージに電気的に接続される信号処理部と、
前記信号処理部からの信号を出力する信号出力部と、
前記信号処理部に電気的に接続され、前記人力駆動車および前記コンポーネント本体の少なくとも1つに設けられる電源からの電力が供給される電力入力部と、を備え、
前記ひずみゲージは、
基材と、
前記基材に設けられる抵抗体と、
前記基材に設けられ、前記抵抗体に電気的に接続されるゲージ配線と、を含み、
前記ゲージ配線の単位長さあたりの電気抵抗値は、前記抵抗体の単位長さあたりの電気抵抗値よりも低く、
前記ゲージ配線は、第1部分および前記第1部分を被覆する第2部分を含み、
前記抵抗体と前記ゲージ配線の前記第1部分とは一体成形され、
前記第2部分の電気抵抗率は、前記抵抗体の電気抵抗率および前記第1部分の電気抵抗率よりも低い、コンポーネント。 - 前記抵抗体の組成と、前記ゲージ配線の組成とは異なる、請求項1から4のいずれか一項に記載のコンポーネント。
- 前記抵抗体は、CuNi、Ni、および、NiCrの1つを含み、
前記ゲージ配線の少なくとも一部は、Cuを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のコンポーネント。 - 前記基材は、厚み方向に離間して配置される第1配置面および第2配置面を含み、
前記抵抗体は、前記第1配置面に設けられ、
前記ゲージ配線の少なくとも一部は、前記第2配置面に設けられる、請求項1から6のいずれか一項に記載のコンポーネント。 - 前記基材には前記第1配置面と前記第2配置面との間を接続する第1接続孔が形成され、
前記ゲージ配線の一部は、前記第1接続孔に設けられる、請求項7に記載のコンポーネント。 - 前記ひずみゲージは、
前記基材に設けられ、かつ、前記抵抗体に電気的に接続されるゲージ端子をさらに含み、
前記ゲージ配線は、前記抵抗体と前記ゲージ端子とを電気的に接続する、請求項1から8のいずれか一項に記載のコンポーネント。 - 前記抵抗体は、第1抵抗体と第2抵抗体とを含み、
前記ゲージ配線は、前記第1抵抗体と前記第2抵抗体とを電気的に接続する、請求項1から9のいずれか一項に記載のコンポーネント。 - 前記ゲージ端子と前記ゲージ配線とは一体成形される、請求項9に記載のコンポーネント。
- 電気配線を有するフレキシブルプリント配線基板をさらに含み、
前記ゲージ端子と、前記電気配線とが、直接または導電性粒子を介して電気的に接続される、請求項9または11に記載のコンポーネント。 - 前記基材と一体成形される基板と、前記基板に設けられる電気配線と、を含むフレキシブルプリント配線基板をさらに含み、
前記ゲージ端子と、前記電気配線の少なくとも一部と、が一体成形される、請求項9または11に記載のコンポーネント。 - 人力駆動車用のコンポーネントであって、
コンポーネント本体と、
前記コンポーネント本体に設けられるひずみゲージと、
電気配線を有するフレキシブルプリント配線基板と、
前記フレキシブルプリント配線基板の前記電気配線を介して、前記ひずみゲージに電気的に接続される信号処理部と、
前記信号処理部からの信号を出力する信号出力部と、
前記信号処理部に電気的に接続され、前記人力駆動車および前記コンポーネント本体の少なくとも1つに設けられる電源からの電力が供給される電力入力部と、を含み、
前記ひずみゲージは、
基材と、
前記基材に設けられる抵抗体と、
前記基材に設けられ、かつ、前記抵抗体に電気的に接続されるゲージ端子と、を含み、
前記ゲージ端子と、前記電気配線とが、直接または導電性粒子を介して電気的に接続され、
前記ひずみゲージは、前記基材に設けられ、前記抵抗体に電気的に接続されるゲージ配線を含み、前記ゲージ配線の単位長さあたりの電気抵抗値は、前記抵抗体の単位長さあたりの電気抵抗値よりも低く、
前記ゲージ配線は、第1部分および前記第1部分を被覆する第2部分を含み、
前記抵抗体と前記ゲージ配線の前記第1部分とは一体成形され、
前記第2部分の電気抵抗率は、前記抵抗体の電気抵抗率および前記第1部分の電気抵抗率よりも低い、コンポーネント。 - 前記ひずみゲージと、前記フレキシブルプリント配線基板と、を接着する接着層をさらに含み、
前記接着層は、前記導電性粒子を含む、請求項14に記載のコンポーネント。 - 前記ゲージ端子と前記電気配線とが密着するように、前記ひずみゲージと前記フレキシブルプリント配線基板とを連結するファスナ部材をさらに含む、請求項15に記載のコンポーネント。
- 前記電気配線は、前記ゲージ端子に対向する配線端子を含み、
前記ゲージ端子および前記配線端子の一方は、櫛形電極によって形成される、請求項15に記載のコンポーネント。 - 前記基材は、絶縁性および屈曲性を有する樹脂フィルムを含む、請求項1から17のいずれか一項に記載のコンポーネント。
- 前記信号出力部は、前記信号処理部からの信号に対応する情報を無線送信する無線送信装置を含む、請求項1から18のいずれか一項に記載のコンポーネント。
- 前記コンポーネント本体および前記信号処理部の少なくとも1つに設けられる演算処理装置を含み、
前記演算処理装置は、前記コンポーネント本体に与えられる力に関する情報を演算するように構成される、請求項1から19のいずれか一項に記載のコンポーネント。 - 前記コンポーネント本体に設けられ、前記演算処理装置にリセット信号を入力する操作部をさらに含む、請求項20に記載のコンポーネント。
- 前記コンポーネント本体の少なくとも一部の回転状態を検出する回転状態検出部をさらに含む、請求項1から21のいずれか一項に記載のコンポーネント。
- 前記コンポーネント本体に設けられ、発光装置および発音装置の少なくとも1つを有する報知装置をさらに含む、請求項1から22のいずれか一項に記載のコンポーネント。
- 前記コンポーネント本体に設けられ、少なくとも前記ひずみゲージおよび前記信号処理部が配置される密閉空間を形成するカバー部材をさらに含む、請求項1から23のいずれか一項に記載のコンポーネント。
- 前記コンポーネント本体は、クランクアッセンブリ、クランクアーム、クランク軸、ペダル、フレーム、ハンドル、ステム、フロントフォーク、シートポスト、サドル、ホイール、ハブ、キャリア、および、人力駆動車に推進力を付与するように構成されるドライブユニットの少なくとも1つを含む、請求項1から24のいずれか一項に記載のコンポーネント。
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