JPH08268372A - 自転車ペダルの踏込力検出装置 - Google Patents
自転車ペダルの踏込力検出装置Info
- Publication number
- JPH08268372A JPH08268372A JP9801095A JP9801095A JPH08268372A JP H08268372 A JPH08268372 A JP H08268372A JP 9801095 A JP9801095 A JP 9801095A JP 9801095 A JP9801095 A JP 9801095A JP H08268372 A JPH08268372 A JP H08268372A
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- bicycle
- load
- pedal
- bicycle pedal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ギヤやリンク機構を使用せずに、自転車ペダ
ルの踏込力を検出する。 【構成】 第１発明は、自転車の車体を構成する２本の
シート・ステーに取り付けられた２個の荷重センサと、
２個の荷重センサの差分を算出する差分算出手段と、差
分算出手段の出力から、自転車ペダルの踏込力を算出す
る踏込力算出手段とを具備する。第２発明は、自転車の
車体を構成するシート・チューブに取り付けられた荷重
センサと、荷重センサの上部に取り付けられたサドル
と、荷重センサの出力から、自転車ペダルの踏込力を算
出する踏込力算出手段とを具備する。第３発明は、自転
車の車体を構成するクランク軸ハウジングと、自転車の
車体を構成するダウン・チューブにクランク軸ハウジン
グを取り付ける取付部材と、取付部材に取り付けられた
荷重センサと、荷重センサの出力から、自転車ペダルの
踏込力を算出する踏込力算出手段とを具備する。
ルの踏込力を検出する。 【構成】 第１発明は、自転車の車体を構成する２本の
シート・ステーに取り付けられた２個の荷重センサと、
２個の荷重センサの差分を算出する差分算出手段と、差
分算出手段の出力から、自転車ペダルの踏込力を算出す
る踏込力算出手段とを具備する。第２発明は、自転車の
車体を構成するシート・チューブに取り付けられた荷重
センサと、荷重センサの上部に取り付けられたサドル
と、荷重センサの出力から、自転車ペダルの踏込力を算
出する踏込力算出手段とを具備する。第３発明は、自転
車の車体を構成するクランク軸ハウジングと、自転車の
車体を構成するダウン・チューブにクランク軸ハウジン
グを取り付ける取付部材と、取付部材に取り付けられた
荷重センサと、荷重センサの出力から、自転車ペダルの
踏込力を算出する踏込力算出手段とを具備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電動自転車等に最適な
自転車ペダルの踏込力検出装置に関する。
自転車ペダルの踏込力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の自転車ペダルの踏込力検出装置
は、遊星ギヤ等のギヤやリンク機構の組合せで構成され
ている。
は、遊星ギヤ等のギヤやリンク機構の組合せで構成され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ギヤやリンク機構は機
械部品なので重量が増大し、また装置が複雑化する欠点
があった。
械部品なので重量が増大し、また装置が複雑化する欠点
があった。
【０００４】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、ギヤやリンク機構を使用せずに、自転車ペダル
の踏込力を検出することを目的とする。
もので、ギヤやリンク機構を使用せずに、自転車ペダル
の踏込力を検出することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、第１発明の自転車ペダルの踏込力検出装置は、自転
車の車体を構成する２本のシート・ステーに取り付けら
れた少なくとも２個の荷重センサと、２個の荷重センサ
の差分を算出する差分算出手段と、差分算出手段の出力
から、自転車ペダルの踏込力を算出する踏込力算出手段
とを具備する。
に、第１発明の自転車ペダルの踏込力検出装置は、自転
車の車体を構成する２本のシート・ステーに取り付けら
れた少なくとも２個の荷重センサと、２個の荷重センサ
の差分を算出する差分算出手段と、差分算出手段の出力
から、自転車ペダルの踏込力を算出する踏込力算出手段
とを具備する。
【０００６】第２発明の自転車ペダルの踏込力検出装置
は、自転車の車体を構成するシート・チューブに取り付
けられた荷重センサと、荷重センサの上部に取り付けら
れたサドルと、荷重センサの出力から、自転車ペダルの
踏込力を算出する踏込力算出手段とを具備する。
は、自転車の車体を構成するシート・チューブに取り付
けられた荷重センサと、荷重センサの上部に取り付けら
れたサドルと、荷重センサの出力から、自転車ペダルの
踏込力を算出する踏込力算出手段とを具備する。
【０００７】第３発明の自転車ペダルの踏込力検出装置
は、自転車の車体を構成するクランク軸ハウジングと、
自転車の車体を構成するダウン・チューブにクランク軸
ハウジングを取り付ける取付部材と、取付部材に取り付
けられた荷重センサと、荷重センサの出力から、自転車
ペダルの踏込力を算出する踏込力算出手段とを具備す
る。
は、自転車の車体を構成するクランク軸ハウジングと、
自転車の車体を構成するダウン・チューブにクランク軸
ハウジングを取り付ける取付部材と、取付部材に取り付
けられた荷重センサと、荷重センサの出力から、自転車
ペダルの踏込力を算出する踏込力算出手段とを具備す
る。
【０００８】
【作用】上記構成の自転車ペダルの踏込力検出装置にお
いては、自転車ペダルの踏込力に対応する自転車の車体
の変形量を、荷重センサによって検出するようにしたの
で、ギヤやリンク機構を使用せずに、自転車ペダルの踏
込力を検出することができる。これにより、車体の軽量
化を図ることができる。
いては、自転車ペダルの踏込力に対応する自転車の車体
の変形量を、荷重センサによって検出するようにしたの
で、ギヤやリンク機構を使用せずに、自転車ペダルの踏
込力を検出することができる。これにより、車体の軽量
化を図ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１０】図１〜図４は、本発明による自転車ペダル
の踏込力検出装置の第１実施例を示す側面図、斜視図、
および上面図である。
の踏込力検出装置の第１実施例を示す側面図、斜視図、
および上面図である。
【００１１】図１において、自転車の車体が、トップ・
チューブ１、シート・ステー２、シート・チューブ３、
チェーン・ステー４、ヘッド・チューブ５、フロント・
フォーク６、およびダウン・チューブ９とから構成され
ている。２本のシート・ステー２には、図２に示すよう
に、歪みゲージ７ａおよび７ｂが貼付されている。ま
た、トップ・チューブ１には歪みゲージ７ｃが貼付され
ている。８はクランク１３（図２）の回転状態を検出す
るセンサであり、フォトセンサまたは近接センサ等で構
成される。
チューブ１、シート・ステー２、シート・チューブ３、
チェーン・ステー４、ヘッド・チューブ５、フロント・
フォーク６、およびダウン・チューブ９とから構成され
ている。２本のシート・ステー２には、図２に示すよう
に、歪みゲージ７ａおよび７ｂが貼付されている。ま
た、トップ・チューブ１には歪みゲージ７ｃが貼付され
ている。８はクランク１３（図２）の回転状態を検出す
るセンサであり、フォトセンサまたは近接センサ等で構
成される。
【００１２】運転者が、シート（図示せず）に着座する
と、重力Ｗがシート・チューブ３に加わる。重力Ｗは、
左側シート・ステー２ａおよび右側シート・ステー２ｂ
に等量の圧縮力Ｐとして作用する。運転者が、ペダル１
０を踏み込んだときには、図３（上面図）に示すよう
に、チェーン張力Ｔによって、左側シート・ステー２ａ
が引張力ΔＴ1で引張られ、右側シート・ステー２ｂが
圧縮力ΔＴ2で圧縮される。シート・ステー２ａおよび
２ｂは、図３に破線で誇張して示すように変形する。こ
のとき、歪みゲージ７ａの検出量はＰ＋ΔＴ1であり、
歪みゲージ７ｂの検出量はＰ−ΔＴ2である。この歪み
ゲージ７ａおよび７ｂの検出量から、数式１によってペ
ダル１０に加わる負荷（運転者が負担する負荷）が検出
される。
と、重力Ｗがシート・チューブ３に加わる。重力Ｗは、
左側シート・ステー２ａおよび右側シート・ステー２ｂ
に等量の圧縮力Ｐとして作用する。運転者が、ペダル１
０を踏み込んだときには、図３（上面図）に示すよう
に、チェーン張力Ｔによって、左側シート・ステー２ａ
が引張力ΔＴ1で引張られ、右側シート・ステー２ｂが
圧縮力ΔＴ2で圧縮される。シート・ステー２ａおよび
２ｂは、図３に破線で誇張して示すように変形する。こ
のとき、歪みゲージ７ａの検出量はＰ＋ΔＴ1であり、
歪みゲージ７ｂの検出量はＰ−ΔＴ2である。この歪み
ゲージ７ａおよび７ｂの検出量から、数式１によってペ
ダル１０に加わる負荷（運転者が負担する負荷）が検出
される。
【００１３】 ペダル１０に加わる負荷＝｜（Ｐ＋ΔＴ1）−（Ｐ−ΔＴ2）｜ ＝｜ΔＴ1＋ΔＴ2｜ ・・・（１）
【００１５】数式（１）によれば、重力（体重）Ｗの分
力Ｐが、減算によって相殺されるので、運転者の体重の
大小に依らずに正確な負荷を算出することができる。
力Ｐが、減算によって相殺されるので、運転者の体重の
大小に依らずに正確な負荷を算出することができる。
【００１６】次に、コーナリング時の誤差修正について
説明する。
説明する。
【００１７】自転車をコーナリングさせるときには、車
体が横方向にしなることになる。例えば、右方向に旋回
するときは、図４（上面図）に示すように、トップ・チ
ューブ１とシート・ステー２ａおよび２ｂは、破線で誇
張して示すように変形する。シート・ステー２ａおよび
２ｂも変形するので、ペダル１０を止めて旋回（コーナ
リング）した場合等では、数式１から求めた負荷値に、
誤差が生ずることになる。そこで、トップ・チューブ１
に貼付された歪みゲージ７ｃおよび７ｄの検出量によっ
て、数式１から求めた負荷値の誤差を修正するようにし
ている。
体が横方向にしなることになる。例えば、右方向に旋回
するときは、図４（上面図）に示すように、トップ・チ
ューブ１とシート・ステー２ａおよび２ｂは、破線で誇
張して示すように変形する。シート・ステー２ａおよび
２ｂも変形するので、ペダル１０を止めて旋回（コーナ
リング）した場合等では、数式１から求めた負荷値に、
誤差が生ずることになる。そこで、トップ・チューブ１
に貼付された歪みゲージ７ｃおよび７ｄの検出量によっ
て、数式１から求めた負荷値の誤差を修正するようにし
ている。
【００１８】即ち、自転車が右方向に旋回するときは、
図４（上面図）に示すように、トップ・チューブ１に貼
付された左側の歪みゲージ７ｃがΔＴ3で引張られ、右
側の歪みゲージ歪みゲージ７ｄがΔＴ3で圧縮される
が、この力は前述のΔＴ1およびΔＴ2に既に重畳されて
いる。このときの、歪みゲージ７ｃに作用する引張力と
歪みゲージ７ｄに作用する圧縮力とから、数式（２）に
よって、数式１から求めた負荷値に重畳されている誤差
を修正するようにしている。
図４（上面図）に示すように、トップ・チューブ１に貼
付された左側の歪みゲージ７ｃがΔＴ3で引張られ、右
側の歪みゲージ歪みゲージ７ｄがΔＴ3で圧縮される
が、この力は前述のΔＴ1およびΔＴ2に既に重畳されて
いる。このときの、歪みゲージ７ｃに作用する引張力と
歪みゲージ７ｄに作用する圧縮力とから、数式（２）に
よって、数式１から求めた負荷値に重畳されている誤差
を修正するようにしている。
【００１９】 ペダル１０に加わる負荷＝｜ΔＴ1＋ΔＴ2−２×ΔＴ3×Ｋ｜ ・・・（２） Ｋは、フレームにより決まる定数
【００２１】上述した第１実施例では、歪みゲージ７ａ
および７ｂの検出量から、数式１によってペダル１０に
加わる負荷が検出されるので、精度の高い負荷検出が可
能となる。
および７ｂの検出量から、数式１によってペダル１０に
加わる負荷が検出されるので、精度の高い負荷検出が可
能となる。
【００２２】図５および図６は、本発明による自転車ペ
ダルの踏込力検出装置の第２実施例を示す上面図、背面
図、および特性図である。なお、図１と同じ構成部分に
は同じ参照番号を付して重複した説明を省略する。
ダルの踏込力検出装置の第２実施例を示す上面図、背面
図、および特性図である。なお、図１と同じ構成部分に
は同じ参照番号を付して重複した説明を省略する。
【００２３】図５において、シート・チューブ３の上端
には荷重センサ１２が取り付けられている。荷重センサ
１２は、歪みゲージ（ロードセル）、圧電素子、または
感圧ゴム等によって構成される。荷重センサ１２の上部
には、サドル１１が載置される。サドル１１は公知のサ
ドルである。自転車の停止時には、運転者の体重が荷重
センサ１２によって検出される。
には荷重センサ１２が取り付けられている。荷重センサ
１２は、歪みゲージ（ロードセル）、圧電素子、または
感圧ゴム等によって構成される。荷重センサ１２の上部
には、サドル１１が載置される。サドル１１は公知のサ
ドルである。自転車の停止時には、運転者の体重が荷重
センサ１２によって検出される。
【００２４】運転者が、ペダル（図５には図示せず）を
踏み込んだときには、踏力の大きさに反して荷重センサ
１２の検出出力が小さくなり、図６に示すような出力特
性となる。この特性図からは、運転者が腰を浮かせたと
きが最大踏力（駆動トルク）時となるが、このままでは
人が乗っていないときも最大踏力時と検出してしまう。
そこでセンサ８（図１）を設けて、クランク１３（図
２）が回転しないときは、最大踏力時と検出しないよう
にしている。
踏み込んだときには、踏力の大きさに反して荷重センサ
１２の検出出力が小さくなり、図６に示すような出力特
性となる。この特性図からは、運転者が腰を浮かせたと
きが最大踏力（駆動トルク）時となるが、このままでは
人が乗っていないときも最大踏力時と検出してしまう。
そこでセンサ８（図１）を設けて、クランク１３（図
２）が回転しないときは、最大踏力時と検出しないよう
にしている。
【００２５】この第２実施例は、荷重センサ１２の検出
出力から直ちにペダル１０に加わる負荷を算出するよう
にしているので、構成が簡単となる利点がある。
出力から直ちにペダル１０に加わる負荷を算出するよう
にしているので、構成が簡単となる利点がある。
【００２６】図７〜図１１は、本発明による自転車ペダ
ルの踏込力検出装置の第３実施例を示す斜視図、側面
図、正面図、斜視図、および正面図である。なお、図１
と同じ構成部分には同じ参照番号を付して重複した説明
を省略する。
ルの踏込力検出装置の第３実施例を示す斜視図、側面
図、正面図、斜視図、および正面図である。なお、図１
と同じ構成部分には同じ参照番号を付して重複した説明
を省略する。
【００２７】図７において、シート・チューブ３とダウ
ン・チューブ９との交差部には、クランク軸ハウジング
２０が設けられている。クランク軸ハウジング２０は、
取付部２２と取付部２３とを介して、シート・チューブ
３に取り付けられている。またクランク軸ハウジング２
０は、２本の取付部２４を介してダウン・チューブ９に
取り付けられている（図９参照）。なお、取付部２４の
中間部には、荷重センサ２５が設けられている。取付部
２４は、図９に示すように、取付部２６に支持された軸
２７に回転自在に軸支されている。
ン・チューブ９との交差部には、クランク軸ハウジング
２０が設けられている。クランク軸ハウジング２０は、
取付部２２と取付部２３とを介して、シート・チューブ
３に取り付けられている。またクランク軸ハウジング２
０は、２本の取付部２４を介してダウン・チューブ９に
取り付けられている（図９参照）。なお、取付部２４の
中間部には、荷重センサ２５が設けられている。取付部
２４は、図９に示すように、取付部２６に支持された軸
２７に回転自在に軸支されている。
【００２８】取付部２２と取付部２３との間には、球面
ジョイント２１が設けられている。従って、図１１に示
すように、運転者がペダル１０ａを踏み込んだときに
は、クランク軸ハウジング２０が図１０に矢印で示すよ
うに揺動する。このとき、左側（図１１）の取付部２４
に掛かる荷重Ｗが大となり、右側（図１１）の取付部２
４に掛かる荷重Ｗ’が小となる。この荷重は、左側荷重
センサ２５と右側荷重センサ２５によって個別に検出さ
れ、数式３によってペダル１０に加わる負荷（運転者が
負担する負荷）が検出される。
ジョイント２１が設けられている。従って、図１１に示
すように、運転者がペダル１０ａを踏み込んだときに
は、クランク軸ハウジング２０が図１０に矢印で示すよ
うに揺動する。このとき、左側（図１１）の取付部２４
に掛かる荷重Ｗが大となり、右側（図１１）の取付部２
４に掛かる荷重Ｗ’が小となる。この荷重は、左側荷重
センサ２５と右側荷重センサ２５によって個別に検出さ
れ、数式３によってペダル１０に加わる負荷（運転者が
負担する負荷）が検出される。
【００２９】 ペダル１０に加わる負荷＝｜Ｗ−Ｗ´｜ ・・・（３） ただし、これでは乗降時（片側のペダル１０に乗った状
態）に、高負荷と判断してしまうので、センサ８を設け
てクランク１３が回転しないときは出力をしないように
している。
態）に、高負荷と判断してしまうので、センサ８を設け
てクランク１３が回転しないときは出力をしないように
している。
【００３１】この第３実施例では、荷重センサ２５の検
出出力から直ちにペダル１０に加わる負荷を算出するよ
うにしているので、精度の高い負荷検出が可能となる。
出出力から直ちにペダル１０に加わる負荷を算出するよ
うにしているので、精度の高い負荷検出が可能となる。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明の自転車ペダルの
踏込力検出装置によれば、自転車ペダルの踏込力に対応
する自転車の車体の変形量を、荷重センサによって検出
するようにしたので、ギヤやリンク機構を使用せずに、
自転車ペダルの踏込力を検出することができる。これに
より、車体の軽量化を図ることが可能となる。
踏込力検出装置によれば、自転車ペダルの踏込力に対応
する自転車の車体の変形量を、荷重センサによって検出
するようにしたので、ギヤやリンク機構を使用せずに、
自転車ペダルの踏込力を検出することができる。これに
より、車体の軽量化を図ることが可能となる。
【図１】本発明による自転車ペダルの踏込力検出装置の
一実施例を示す正面図である。
一実施例を示す正面図である。
【図２】本発明による自転車ペダルの踏込力検出装置の
一実施例を示す斜視図である。
一実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明による自転車ペダルの踏込力検出装置の
一実施例を示す上面図である。
一実施例を示す上面図である。
【図４】本発明による自転車ペダルの踏込力検出装置の
一実施例を示す上面図である。
一実施例を示す上面図である。
【図５】本発明による自転車ペダルの踏込力検出装置の
一実施例を示す上面図および背面図である。
一実施例を示す上面図および背面図である。
【図６】本発明による自転車ペダルの踏込力検出装置の
一実施例を示す特性図である。
一実施例を示す特性図である。
【図７】本発明による自転車ペダルの踏込力検出装置の
一実施例を示す斜視図である。
一実施例を示す斜視図である。
【図８】本発明による自転車ペダルの踏込力検出装置の
一実施例を示す側面図である。
一実施例を示す側面図である。
【図９】本発明による自転車ペダルの踏込力検出装置の
一実施例を示す正面図である。
一実施例を示す正面図である。
【図１０】本発明による自転車ペダルの踏込力検出装置
の一実施例を示す斜視図である。
の一実施例を示す斜視図である。
【図１１】本発明による自転車ペダルの踏込力検出装置
の一実施例を示す正面図である。
の一実施例を示す正面図である。
１ トップ・チューブ ２ シート・ステー ３ シート・チューブ ４ チェーン・ステー ５ ヘッド・チューブ ６ フロント・フォーク ７ａ 歪みゲージ ７ｂ 歪みゲージ ７ｃ 歪みゲージ ８ センサ ９ ダウン・チューブ １０ ペダル １１ サドル １２ 荷重センサ １３ クランク ２０ クランク軸ハウジング ２１ 球面ジョイント ２２ 取付部 ２３ 取付部 ２４ 取付部 ２５ 荷重センサ ２６ 取付部 ２７ 軸
Claims (5)
- 【請求項１】自転車の車体を構成する２本のシート・ス
テーに取り付けられた少なくとも２個の荷重センサと、 前記２個の荷重センサの差分を算出する差分算出手段
と、 前記差分算出手段の出力から、自転車ペダルの踏込力を
算出する踏込力算出手段とを具備する自転車ペダルの踏
込力検出装置。 - 【請求項２】請求項１において、 自転車の車体を構成するトップ・チューブに取り付けら
れた少なくとも２個の第２荷重センサと、 前記踏込力算出手段の出力値を修正演算する修正演算手
段とを更に具備し、 該修正演算手段は、前記第２荷重センサの出力値を参照
して、前記踏込力算出手段の出力値を修正演算すること
を特徴とする自転車ペダルの踏込力検出装置。 - 【請求項３】自転車の車体を構成するシート・チューブ
に取り付けられた荷重センサと、 該荷重センサの上部に取り付けられたサドルと、 前記荷重センサの出力から、自転車ペダルの踏込力を算
出する踏込力算出手段とを具備する自転車ペダルの踏込
力検出装置。 - 【請求項４】自転車の車体を構成するクランク軸ハウジ
ングと、 自転車の車体を構成するダウン・チューブに前記クラン
ク軸ハウジングを取り付ける取付部材と、 該取付部材に取り付けられた荷重センサと、 前記荷重センサの出力から、自転車ペダルの踏込力を算
出する踏込力算出手段とを具備する自転車ペダルの踏込
力検出装置。 - 【請求項５】請求項１乃至請求項３において、 クランクの回転状態を検出するセンサと該センサが、ク
ランクの停止状態を検出したときに、前記踏込力算出手
段の出力値を修正演算する第２修正演算手段とを更に具
備することを特徴とする自転車ペダルの踏込力検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9801095A JPH08268372A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 自転車ペダルの踏込力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9801095A JPH08268372A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 自転車ペダルの踏込力検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08268372A true JPH08268372A (ja) | 1996-10-15 |
Family
ID=14207796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9801095A Pending JPH08268372A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 自転車ペダルの踏込力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08268372A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1013338C2 (nl) * | 1999-10-19 | 2001-04-23 | Idbike | Werkwijze en inrichting voor het meten van een door een fietser verrichte inspanning. |
| DE102010026810A1 (de) | 2010-07-10 | 2012-01-12 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Elektrofahrrad mit Elektromotor |
| WO2021117806A1 (ja) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 自転車用コンポーネント及び自転車 |
| TWI810726B (zh) * | 2021-11-26 | 2023-08-01 | 寰程科技股份有限公司 | 電助自行車之踩踏力感測裝置 |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP9801095A patent/JPH08268372A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1013338C2 (nl) * | 1999-10-19 | 2001-04-23 | Idbike | Werkwijze en inrichting voor het meten van een door een fietser verrichte inspanning. |
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