JPWO2012053114A1 - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

クランク角度に応じた力の方向を提示可能な測定装置及び測定手段を提供する。
自転車１に加わっている力の測定モジュール３０１は、ユーザによる力をクランク１０５及び１つ以上のフロントギア１０９のうち選択された１つのフロントギア１０９で伝達する自転車１のクランク１０５の歪を検出する歪センサ３６６と、クランク１０５が一定位置を通過したことを検出する測定モジュール磁気センサ３１１と、測定モジュール制御部３５１と、を有し、測定モジュール制御部３５１は、測定モジュール磁気センサ３１１が検出したクランク１０５が一定位置を通過した時間からの経過時間によってクランク１０５の回転角度を算出し、歪センサ３６６が検出したクランク１０５の歪量からクランクに加わる力を算出し、回転角度とクランク１０５に加わる力との対応を算出することによって、ユーザが加えた力の分布状態を算出する

Description

本発明は、自転車、フィットネスバイク等のクランクを備えた人力機械に加わっている力の測定装置及び測定方法に関する。

特許文献１には、磁歪素子でトルクを検知し、光学センサでクランク角度を検出して、パワー、消費カロリーを検出して表示、記録する技術が開示されている。

特開２００４−３３８６５３号

特許文献１の方法では、クランク角度に応じた力の方向及び強さの提示ができないという問題があった。

本発明の目的は、クランク角度に応じた力の方向を提示可能な測定装置及び測定手段を提供することである。

本発明の人力機械に加わっている力の測定装置は、ユーザによる力をクランク及び１つ以上のギアのうち選択された１つのギアで伝達する人力機械の前記クランクの歪を検出する歪検出部と、前記クランクが一定位置を通過したことを検出する磁気センサと、制御部と、を有し、前記制御部は、前記磁気センサが検出した前記クランクが一定位置を通過した時間からの経過時間によって前記クランクの回転角度を算出し、前記歪検出部が検出した前記クランクの歪量から前記クランクに加わる力を算出し、前記回転角度と前記クランクに加わる力との対応を算出することによって、ユーザが加えた力の分布状態を算出する。

人力機械に加わっている力の測定方法は、ユーザによる力をクランク及び１つ以上のギアのうち選択された１つのギアで伝達する人力機械の前記クランクの歪を検出し、前記クランクが一定位置を通過したことを検出し、前記クランクが一定位置を通過した時間からの経過時間によって前記クランクの回転角度を算出し、前記クランクの歪量から前記クランクに加わる力を算出し、前記回転角度と前記クランクに加わる力との対応を算出することによって、ユーザが加えた力の分布状態を算出する。

本発明の第１の実施形態に係る自転車の全体を示す説明図である。 サイクルコンピュータ及び測定モジュールの位置関係等の説明図である。 サイクルコンピュータ及び測定モジュールのブロック図である。 右側クランクに加わる力の説明図である。 上下面歪ゲージセット及び側面歪ゲージセットの配置の説明図である。 測定モジュールの処理フローを表すフローチャートである。 サイクルコンピュータの処理のフローチャートである。 クランクの速度が変化した場合の説明図である。 第２の実施形態における、サイクルコンピュータ及び測定モジュールのブロック図である。 第２の実施形態における、図６で記載したステップＳＴ０９の処理の説明図である。 第３の実施形態における、サイクルコンピュータ及び測定モジュールのブロック図である。 第３の実施形態における、処理のフローチャートである。 第４の実施形態における、サイクルコンピュータ及び測定モジュールのブロック図である。 第４の実施形態における、処理のフローチャートである。

＜本発明の第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る自転車１の全体を示す説明図である。

図１のように、自転車１は、フレーム３、フロント車輪５、リア車輪７、ハンドル９、サドル１１、フロントフォーク１３、駆動機構１０１から構成されている。
フレーム３は、２つのトラス構造から構成されている。
またフロントフォーク１３の前方方向には、フロントフォーク１３が回転自在に接続されている。
フロントフォーク１３は、ハンドル９と接続されている。
フロントフォーク１３の下方向の先端位置において、フロントフォーク１３とフロント車輪５とは回転自在に接続されている。
フロント車輪５は、ハブ部、スポーク部及びタイヤ部を有している。ハブ部はフロントフォーク１３と回転自在に接続されている。そして、このハブ部とタイヤ部はスポーク部によって接続されている。
フレーム３は、後方の先端部分において、リア車輪７と回転自在に接続されている。
リア車輪７は、ハブ部、スポーク部及びタイヤ部を有している。ハブ部はフレーム３と回転自在に接続されている。そして、このハブ部とタイヤ部はスポーク部によって接続されている。
リア車輪７のハブ部はリアギア１１３と接続されている。

自転車１は、ユーザの足による踏み込み力を自転車１の駆動力に変換する駆動機構１０１を有している。
駆動機構１０１は、ペダル１０３、クランク機構１０４、フロントギア１０９、チェーン１１１、リアギア１１３を有している。
ペダル１０３は、ユーザが踏み込むための足と接する部分である。

クランク機構１０４は、クランク１０５とクランク軸１０７及びペダルクランク軸１１５（図４で図示）から構成されている。
具体的には、クランク軸１０７はフレーム３を左右方向に貫通している。
クランク１０５は、このクランク軸１０７と直角に形成されている。
クランク軸１０７は、クランク１０５の端部において、クランク１０５と接続されている。
ペダルクランク軸１１５は、このクランク１０５と直角に形成されている。ペダルクランク軸１１５の軸方向は、クランク軸１０７と同一方向となっている。
ペダルクランク軸１１５は、クランク１０５のクランク軸１０７が形成されている側の端部とは反対側の端部において、クランク１０５と接続されている。
ペダルクランク軸１１５とペダル１０３とは、ペダル１０３が回転自在となるように接続されている。
クランク軸１０７は、フレーム３によって回転自在に支持されている。
クランク機構１０４は、このような構造を、自転車１の側面の反対側にも有している。
つまり、クランク機構１０４は、２個のクランク１０５及び２個のペダルクランク軸１１５を有し、そして、２個のペダル１０３を有している。
これらが自転車１の右側にあるか左側にあるかを区別する場合には、それぞれ右側クランク１０５ａ、左側クランク１０５ｂ、右側ペダルクランク軸１１５ａ、左側ペダルクランク軸１１５ｂ、右側ペダル１０３ａ及び左側ペダル１０３ｂと記載する。
また、右側クランク１０５ａと左側クランク１０５ｂは、クランク軸１０７を中心として反対方向に伸びるように形成されている。
右側クランク１０５ａ及び左側クランク１０５ｂは、同一の平面上に形成されている。右側クランク１０５ａ及び左側クランク１０５ｂの軸は、平行に形成されている。

クランク軸１０７には、フロントギア１０９が接続されている。フロントギア１０９は、ギア比を変化させることができる可変ギアで形成されている。
フロントギア１０９には、チェーン１１１が係合されている。
チェーン１１１は、リアギア１１３に係合している。
リアギア１１３は、可変ギアによって形成することが好適である。
リアギア１１３は、リア車輪７と接続されている。

このような駆動機構１０１によって、自転車１はユーザの踏み込み力をリア車輪７の回転力に変換している。

クランク１０５には、測定モジュール３０１が配置されている。
また、フレーム３には、サイクルコンピュータケイデンス無線受信部２０７及びサイクルコンピュータ無線受信部２０９が配置されている。
さらに、ハンドル９には、サイクルコンピュータ２０１が配置されている。

図２は、サイクルコンピュータ２０１及び測定モジュール３０１の位置関係等の説明図である。

図２のように、サイクルコンピュータ２０１は、各種情報を表示するサイクルコンピュータ表示部２０３及びユーザの操作を受けるサイクルコンピュータ操作部２０５を有している。各種情報とは、自転車１の速度、位置情報、目的地までの距離、目的地までの予想到達時間、出発してからの移動距離、出発してからの経過時間、（平均）パワー、（平均）損失量等である。なお、パワーとはクランク１０５の回転方向に加わる力による時間当たりのエネルギー量である。そして、このパワーによって、自転車１は駆動される。
一方、損失量とは、クランク１０５の回転方向とは別の方向に加わる力である。この回転方向とは別の方向に加わる力は、何ら自転車１の駆動に寄与しない無駄な力である。
したがって、ユーザは、パワーをできるだけ増加させ、損失量をできるだけ減少させることによって、より効率的に自転車１を駆動させることが可能となる。

サイクルコンピュータ表示部２０３は、クランク１０５の各角度（３０°毎）それぞれにおける、ユーザが出力している回転方向の力（トルク）、ユーザが出力している人力の法線方向の力（損失量）等を表示している。
なお、本実施形態では、３６０°を１２分割して表示する実施形態としていることから、３０°毎に回転方向の力（トルク）、ユーザが出力している人力の法線方向の力（損失量）等を表示する。
以下、３６０°を分割する分割数をｍ［分割］と表示する。本実施形態では、ｍ＝１２である。
もっとも、あくまで１２分割（ｍ＝１２）というのは一例であり、必要に応じて、多い分割又は少ない分割を行ってよい。

また、サイクルコンピュータ２０１は、サイクルコンピュータ無線受信部２０９を有している。
サイクルコンピュータ無線受信部２０９は、配線を介してサイクルコンピュータ２０１の本体部分と接続されている。
なお、サイクルコンピュータ無線受信部２０９は、受信のみの機能を有する必要はない。例えば、送信部としての機能を有していても良い。以下、送信部又は受信部と記載した装置も、受信機能及び送信機能の両方を有していて良い。

測定モジュール３０１は、リードスイッチから形成される測定モジュール磁気センサ３１１を有している（図３の測定モジュール３０１の部分も参照のこと）。測定モジュール磁気センサ３１１は、このリードスイッチに接近する磁石３１１ａが発生する磁力によりＯＮになることから、磁石３１１ａの位置を検出する。
ここで、磁石３１１ａはフレーム３の一定の位置に固定されている。
つまり、測定モジュール磁気センサ３１１のリードスイッチがＯＮになるということは、フレーム３の磁石３１１ａが設置されている位置（角度）に、クランク１０５が位置していることを検出したことを意味する。
この測定モジュール磁気センサ３１１から、測定モジュール３０１は、ケイデンス［ｒｐｍ］を得ることができる。

さらに、クランク１０５の位置（角度）を算出するために、測定モジュール磁気センサ３１１を用いる。
つまり、このクランク１０５の位置（角度）情報から、クランク１０５の回転角度を推測する。
まず、測定モジュール磁気センサ３１１がＯＮになる間隔は、クランク１０５が３６０°回転する間隔と一致する。
そうすると、クランク１０５の現在位置の推測は、直近の測定モジュール磁気センサ３１１がＯＮになった時間からの経過時間から推測することができる。
具体的には、（経過時間）／（測定モジュール磁気センサ３１１がＯＮになる間隔）×３６０°が、測定モジュール磁気センサ３１１の位置を初期回転角度としたときのクランク１０５の回転角度となる。
もっとも、クランク１０５の角度ごと（例えば、非常に細かく１°毎）のデータを取る必要がない本実施形態の場合には、３６０°を１２分割（ｍ＝１２）して、その範囲（３０°毎）で値を求めている。
具体的には、３０°毎の回転区間の回転力である平均トルク（平均パワー）及び平均損失量であることから、３６０°を１２分割（ｍ＝１２）している。
そして、測定モジュール３０１は、測定モジュール磁気センサ３１１からのクランク１０５の位置情報によって、各クランク回転角度（３０°毎に区分された期間）について、平均トルク及び損失量を算出している。
なお、発展的な実施形態においては、磁石３１１ａとリードスイッチを有する測定モジュール磁気センサ３１１によって、クランク１０５の位置情報を検出・推測しているが、クランク１０５の位置を角度センサ（例えば、ロータリーエンコーダ等）によって検出することも可能である。

測定モジュール３０１は、クランク１０５に設けられた複数の歪センサ３６６を用いて、ペダル１０３にユーザが加えている人力を検出する（図３も参照のこと）。
具体的には、クランク１０５の回転力である平均トルク（平均パワー）及び平均損失量を測定モジュール３０１は算出する。

図３は、サイクルコンピュータ２０１及び測定モジュール３０１のブロック図である。
図３の下側部分を用いて、測定モジュール３０１の構成を説明する。
図３の下側部分のように、測定モジュール３０１は、測定モジュール磁気センサ３１１、測定モジュール無線送信部３０９、測定モジュールタイマ３６１、測定モジュール制御部３５１、測定モジュール記憶部３５３、測定モジュールＡ／Ｄ３６３、測定モジュール歪検出回路３６５、歪センサ３６６を有している。

歪センサ３６６はクランク１０５に接着されて、一体化される。なお、装着する位置については、図５のところで説明する。
ここで、上下面歪ゲージセット３６９及び側面歪ゲージセット３７１等の総称を歪センサ３６６と呼んでいる。
上下面歪ゲージセット３６９は、上下面第１歪ゲージ３６９ａ及び上下面第２歪ゲージ３６９ｂを有している。
上下面第１歪ゲージ３６９ａ及び上下面第２歪ゲージ３６９ｂのそれぞれの端子は、測定モジュール歪検出回路３６５に接続されている。
測定モジュール歪検出回路３６５は、上下面第１歪ゲージ３６９ａの出力及び上下面第２歪ゲージ３６９ｂの出力を増幅及び調整する。
測定モジュール歪検出回路３６５によって増幅等された上下面第１歪ゲージ３６９ａの出力及び上下面第２歪ゲージ３６９ｂの出力は、測定モジュールＡ／Ｄ３６３によって、アナログ情報からデジタル情報である歪量情報に変換される。
そして、歪量情報信号は測定モジュール記憶部３５３に出力される。測定モジュール記憶部３５３に入力された歪量情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５に歪量情報として記憶される。

同様に、側面歪ゲージセット３７１は、側面第１歪ゲージ３７１ａ及び側面第２歪ゲージ３７１ｂを有している。
側面第１歪ゲージ３７１ａ及び側面第２歪ゲージ３７１ｂのそれぞれの端子は、測定モジュール歪検出回路３６５に接続されている。
測定モジュール歪検出回路３６５は、側面第１歪ゲージ３７１ａの出力及び側面第２歪ゲージ３７１ｂの出力を増幅及び調整する。
測定モジュール歪検出回路３６５によって増幅等された側面第１歪ゲージ３７１ａの出力及び側面第２歪ゲージ３６９ｂの出力は、測定モジュールＡ／Ｄ３６３によって、アナログ情報からデジタル情報である歪量情報に変換される。
そして、歪量情報信号は測定モジュール記憶部３５３に出力される。測定モジュール記憶部３５３に入力された歪量情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５に歪量情報として記憶される。

ここで、測定モジュールＡ／Ｄ３６３によって、アナログ値から、デジタル値へ変換する時間間隔は以下の式で表わされる。
ｔｉｍｅｒＡ［ｓ］＝Ｔｋ今回／ｎ
ここで、ｔｉｍｅｒＡはサンプリングタイムである。ここで、サンプリングタイムとは、測定モジュール歪検出回路３６５からの出力をデジタル変換する周期である。つまり、歪センサ３６６の出力から歪量情報をサンプリングする時間である。
そして、サンプリングタイム毎の歪量情報に基ついて、サンプリングタイム毎のトルクＴｒ及び損失量が算出される。
また、Ｔｋ今回は、測定モジュール磁気センサ３１１が、磁石３１１ａの接近を前回検出してから磁石３１１ａの接近を直前に検出するまでの間の時間である。
つまり、Ｔｋ今回は、直前にクランク１０５が一回転するまでに要した時間である。
また、ｎは全サンプリング数である。つまり、ｎはクランク１０５が１回転する間にサンプリングを行う回数である。
本実施形態では、全サンプリング数ｎは１２０回（ｎ＝１２０）としている。
また、本実施形態では３６０°を１２分割（ｍ＝１２）しているので、一区間あたりのサンプル数は１０個（ｎ（＝１２０）／ｍ（＝１２））となる。そうすると、平均トルク及び平均損失量の算出は、歪量情報を１０個毎に平均をとって算出していることになる。
なお、全サンプリング数ｎ（ｎ＝１２０）は、多ければ多いほど平均をとった場合に値が安定化するという利点がある。さらに、全サンプリング数ｎが多ければ、分割数（ｍ＝１２）をさらに多分割した場合にもより正確に平均トルク及び平均損失量を算出できるという利点がある。
もっとも、全サンプリング数ｎが多いということは、サンプリングタイムｔｉｍｅｒＡの値が小さくなるということを意味することから、全サンプリング数を増やすと測定モジュールＡ／Ｄ３６３のアナログ・デジタル変換が間に合わなくなる可能性がある。
また、全サンプリング数ｎが多いということは、測定モジュール記憶部３５３に記憶される歪量情報が多くなることを意味する。そして、その多くなった歪量情報を保持するために、容量の大きい測定モジュール記憶部３５３を有する必要があることになる。そして、容量の大きい測定モジュール記憶部３５３を測定モジュール３０１に搭載することは、コストの増加、容積の増加、処理の複雑化等の問題を有する。
したがって、全サンプリング数ｎをどの程度とするかは、分割数ｍをどの程度とするか、平均パワーＰ及び平均損失量をどの程度まで高精度とするか、コスト、許容される容積等を比較考量して決定されうる。
このｔｉｍｅｒＡの期間をカウントするために後述する第１タイマを用いる。

測定モジュールタイマ３６１は、タイマカウンタであり所定周期を有するクロックを常時カウントしている。
さらに、測定モジュールタイマ３６１は、測定モジュール無線送信部３０９に、送信のタイミングを命令する役割をも有している。具体的には、例えば、１／４秒ごとに、測定モジュール無線送信部３０９に送信タイミングを指令している。
なお、測定モジュールタイマ３６１は第１タイマと第２タイマとを別にカウントすることが可能である。

測定モジュール無線送信部３０９は、測定モジュール制御部３５１が歪量情報から算出した平均トルク情報及び平均損失量情報を、サイクルコンピュータ無線受信部２０９に送信している。
また、測定モジュール無線送信部３０９は、測定モジュール磁気センサ３１１の検出情報から推測されるクランク１０５の位置（角度）と、平均トルク情報及び平均損失量情報とを対応付ける情報も発信する。
さらに、測定モジュール無線送信部３０９は、ケイデンス情報も送信する。
この測定モジュール無線送信部３０９による平均トルク情報及び平均損失量情報、これらの情報とクランク１０５との対応付ける情報及びケイデンス情報の送信は、測定モジュール制御部３５１によって命令されることによって１／４秒ごとに行われている。もっとも、この１／４秒は必要に応じて可変である。
または、測定モジュールタイマ３６１の値に基づいて測定モジュール制御部３５１が命令を出力することによって、測定モジュール無線送信部３０９は平均トルク情報、平均損失量情報、これらの情報とクランク１０５との対応付ける情報及びケイデンス情報を送信しても良い。

測定モジュール記憶部３５３には、各種情報が記憶される。
各種情報とは、例えば、測定モジュール制御部３５１の制御プログラム、及び、測定モジュール制御部３５１が制御を行う際に必要とされる一時的な情報である。特に本発明の実施形態では、歪量情報を記憶している。
なお、測定モジュール記憶部３５３は、測定モジュールＲＡＭ３５５及び測定モジュールＲＯＭ３５７から構成されている。測定モジュールＲＡＭ３５５には歪量情報等が記憶される。測定モジュールＲＯＭ３５７には制御プログラム、及び、歪量情報から平均トルクを算出するための各種のパラメータ、定数、等が記憶される。

測定モジュール制御部３５１は、測定モジュール３０１を包括的に制御している。
具体的には、測定モジュール制御部３５１は、歪量情報から一定期間の平均トルクを算出する。
その方法は、まずトルクＴｒを
トルクＴｒ［Ｎｍ］＝ｍｇＬ（Ｘ−Ｘｚ）／（Ｘｃ−Ｘｚ）で計算する
（以下、この式を式（１）という。）。
ここで、Ｘが測定された歪量、クランク１０５が水平状態でペダル１０３に垂直にｍ［ｋｇ］を載せた場合の歪量がＸｃであり、それぞれの無負荷状態の場合における歪量がＸｚであり、クランク軸１０７からペダル１０３までの距離がＬである。また、ｇは重力加速度である。
このトルクを複数時点毎に算出して、その平均をとったものが平均トルクとなる。
そして、計算された平均トルクは、測定モジュール無線送信部３０９を介して１秒おきに、サイクルコンピュータ２０１に送信される。
より具体的には、一回転を１２分割してサイクルコンピュータ表示部２０３に表示する場合には、クランク１０５の３０°の角度の範囲内の各時点におけるトルクを上記の式から計算し、その３０°の角度範囲に含まれる複数のトルクを平均して平均トルクを算出する。
なお、Ｘに代入される歪量情報は、上下面歪ゲージセット３６９からの出力を測定モジュール歪検出回路３６５が増幅等し、これを測定モジュールＡ／Ｄ３６３がデジタル値に変換した値である。

また、測定モジュール制御部３５１は、歪量情報から一定期間の損失量を算出する。
その方法は、損失量を、
損失量［Ｎ］＝ｍｇ（Ｙ−Ｙｚ）／（Ｙｕ−Ｙｚ）で計算する
（以下、この式を式（２）という。）。
ここで、Ｙが出力された歪量、クランク１０５が下死点においてペダル１０３に垂直にｍ［ｋｇ］を載せた場合の歪量がＹｕであり、それぞれの無負荷状態の場合における歪量がＹｚである。また、ｇは重力加速度である。
このように、内外方向の歪量から人力の法線方向成分（損失量）を算出することが可能となる。
この損失量を複数時点毎に算出して、その平均をとったものが平均損失量となる。
そして、計算された平均損失量は、測定モジュール無線送信部３０９を介して１秒おきに、サイクルコンピュータ２０１に送信される。
より具体的には、一回転を１２分割してサイクルコンピュータ表示部２０３に表示する場合には、クランク１０５の３０°の角度の範囲内の各時点における損失量を上記の式から計算し、その３０°の角度範囲に含まれる複数の損失量を平均して平均損失量を算出する。
なお、Ｙに代入される歪量情報は、側面歪ゲージセット３７１からの出力を測定モジュール歪検出回路３６５が増幅等し、これを測定モジュールＡ／Ｄ３６３がデジタル値に変換した値である。

さらにまた、測定モジュール制御部３５１は、測定モジュール磁気センサ３１１がＯＮになった旨の情報信号の出力を受けると、以下の動作を行う。
測定モジュール制御部３５１は、測定モジュールタイマ３６１に第２タイマのタイマ値情報の出力を命令する。
そして、測定モジュール制御部３５１は、測定モジュールタイマ３６１から第２タイマのタイマ値情報を受けると、その第２タイマのタイマ値情報からケイデンスを算出する。
具体的には、測定モジュール制御部３５１は、第２タイマのタイマ値情報のカウント数（Ｃ）と１度のカウント間隔（クロックの所定周期）（Ｔ）をかけあわせることによって、測定モジュール磁気センサ３１１がＯＮになる時間（周期）［ｓ］を算出する。そして、６０をこの周期で割ることによって、ケイデンス［ｒｐｍ］を算出する。
さらに、測定モジュール制御部３５１は、このケイデンス情報を記憶バッファに記憶する。
また、測定モジュール制御部３５１は、測定モジュールタイマ３６１の第２タイマにカウンタ値のリセット命令を出力する。

測定モジュール制御部３５１は、平均トルク情報及び平均損失量情報に、これらの情報とクランク１０５の位置（角度）とを対応付ける情報を付加する。
そして、測定モジュール制御部３５１は、平均トルク情報及び平均損失量情報、並びに、これらとクランク１０５の位置とを対応付ける情報を送信用バッファに記憶する。
さらに、測定モジュール磁気センサ３１１から算出されるケイデンス情報も送信用バッファに記憶する。
なお、送信用バッファは、測定モジュール記憶部３５３の測定モジュールＲＡＭ３５５であってもよいし、測定モジュール無線送信部３０９が有する記憶部等であっても良い。

図３の上側部分を用いて、サイクルコンピュータ２０１の構成を説明する。
図３の上側部分のように、サイクルコンピュータ２０１は、サイクルコンピュータ表示部２０３、サイクルコンピュータ操作部２０５、サイクルコンピュータ無線受信部２０９、サイクルコンピュータタイマ２６１、サイクルコンピュータ記憶部２５３及びサイクルコンピュータ制御部２５１を有している。

サイクルコンピュータ操作部２０５は、ユーザの指示（入力）を受ける。
例えば、サイクルコンピュータ操作部２０５は、ユーザから、サイクルコンピュータ表示部２０３に表示内容の指示を受ける。
より具体的には、サイクルコンピュータ表示部２０３に表示する平均パワー及び平均損失量の情報の表示方法、分割数ｍ等の入力を受ける。

サイクルコンピュータ表示部２０３は、ユーザの指示等に基づいて、各種の情報を表示する。
具体的には、クランク１０５の各角度（３０°毎の）平均パワー及び平均損失量を視覚化して表示する。なお、視覚化の方法はどのような方法であっても良い。
ここでの、視覚化の方法は、例えば、ベクトル表示、グラフ表示、色分け表示、記号の表示、３次元表示等がありえ、どのような方法であってもよい。
さらには、これらの組み合わせ等であってもよい。

サイクルコンピュータ無線受信部２０９は、測定モジュール３０１から送信される、平均トルク情報及び平均損失量情報、並びに、これらとクランク１０５の位置とを対応付ける情報を受信する。
また、サイクルコンピュータ無線受信部２０９は、ケイデンス情報も受信する。

サイクルコンピュータタイマ２６１は、タイマカウンタであり所定周期を有するクロックを常時カウントしている。
サイクルコンピュータタイマ２６１によって生成されるこのタイマ値情報はサイクルコンピュータ制御部２５１等が様々に利用している。

サイクルコンピュータ記憶部２５３には、各種情報が記憶される。
各種情報とは、例えば、サイクルコンピュータ制御部２５１の制御プログラム、及び、サイクルコンピュータ制御部２５１が制御を行う際に必要とされる一時的な情報である。
なお、サイクルコンピュータ記憶部２５３は、サイクルコンピュータＲＡＭ２５５及びサイクルコンピュータＲＯＭ２５７から構成されている。サイクルコンピュータＲＯＭ２５７には制御プログラム、及び、各種のパラメータ、定数、等が記憶されている。
また、サイクルコンピュータＲＯＭ２５７には平均トルク情報から平均パワーを算出するための各種のパラメータ、定数、等も記憶されている。

サイクルコンピュータ制御部２５１は、サイクルコンピュータ２０１を包括的に制御している。さらに、測定モジュール３０１をも包括的に制御していても良い。
また、サイクルコンピュータ制御部２５１は、平均パワーＰを算出する。
具体的には、サイクルコンピュータ制御部２５１は、平均トルク情報及びケイデンス情報から一定期間の平均パワーＰを算出する。
その方法は、平均パワーＰを
平均パワーＰ［Ｗ］＝（２ＰＩ／６０）Ｔｒａ×Ｒで計算する
（以下、この式を式（３）という。）。
ここで、Ｔｒａが平均トルク［Ｎｍ］であり、Ｒがケイデンス量［ｒｐｍ］である。なお、ＰＩは円周率である。
つまり、この式のＴｒａに平均トルク情報を代入し、Ｒにケイデンス情報を代入することによって、平均パワーＰを算出することが可能となる。
本実施形態のように一回転を１２分割してサイクルコンピュータ表示部２０３に表示する場合には、３０°の範囲内の平均パワーを算出する。

さらに、サイクルコンピュータ制御部２５１は、３０°毎の平均パワー及び平均損失を視覚化等する処理を行う。
そして、サイクルコンピュータ制御部２５１の処理の結果は、サイクルコンピュータ表示部２０３によって表示される。

図４は、右側クランク１０５ａに加わる力の説明図である。

図４のように、クランク機構１０４は、左側ペダル１０３ｂ、左側クランク１０５ｂ、クランク軸１０７、右側クランク１０５ａ、右側ペダルクランク軸１１５ａ、右側ペダル１０３ａから構成されている。
そして、右側ペダル１０３ａにはユーザにより加えられる人力ＦＬが加えられる。人力ＦＬは、クランク１０５の回転方向の力Ｆθとクランク１０５の法線方向の力Ｆｒから構成されている。なお、ここで、回転方向及び法線方向に垂直な方向を内外方向と定義する。
以下、クランク１０５の回転方向に生ずるクランク１０５の歪を回転方向歪という。同様に、内外方向に生ずるクランク１０５の歪を内外方向歪という。さらに、クランク１０５に生ずるねじり力による歪をねじり方向歪という。
右側クランク１０５ａの上面側（又は下面側）の中心部分を上下面部分１１７とする。右側クランク１０５ａの側面の中心部分を側面部分１１９とする。
この、上下面部分１１７には上下面歪ゲージセット３６９が接着され、側面部分１１９には側面歪ゲージセット３７１が接着される。

図５は、上下面歪ゲージセット３６９及び側面歪ゲージセット３７１の配置の説明図である。

図５（ａ）のように、上下面部分１１７に上下面歪ゲージセット３６９が配置されている。
また、上下面第１歪ゲージ３６９ａ及び上下面第２歪ゲージ３６９ｂは、互いに直交している。つまり、上下面第１歪ゲージ３６９ａの歪検出方向と上下面第２歪ゲージ３６９ｂの歪検出方向とは互いに直交している。
さらに、上下面第１歪ゲージ３６９ａの検出方向と上下面第２歪ゲージ３６９ｂの検出方向との間の中間方向が、クランク１０５の長手方向になるように配置されている。つまり、上下面第１歪ゲージ３６９ａの検出方向とクランク１０５の軸の方向とは４５度の角度を有する。

図５（ｂ）のように、側面部分１１９に側面歪ゲージセット３７１が配置されている。
また、側面第１歪ゲージ３７１ａ及び側面第２歪ゲージ３７１ｂは、互いに直交している。つまり、側面第１歪ゲージ３７１ａの歪検出方向と側面第２歪ゲージ３７１ｂの歪検出方向とは互いに直交している。
さらに、側面第１歪ゲージ３７１ａの検出方向と側面第２歪ゲージ３７１ｂの検出方向との間の中間方向が、クランク１０５の長手方向になるように配置されている。つまり、側面第１歪ゲージ３７１ａの検出方向とクランク１０５の軸の方向とは４５度の角度を有する。

図６は、測定モジュール３０１の処理フローを表すフローチャートである。
図６（ａ）は、測定モジュール制御部３５１のメインフローを表している。

ステップＳＴ０１において、システムの初期化が行われる。

ステップＳＴ０３において、測定モジュール制御部３５１は、Ｓｌｅｅｐ処理を行う。
Ｓｌｅｅｐ処理とは、後述する図６（ｂ）のステップＳＴ２７によるｗａｋｅ処理が行われるまで処理を停止することを意味する。

ステップＳＴ０５において、測定モジュール制御部３５１は、測定モジュールＲＡＭ３５５から歪量情報等のデータ退避を行う。
その理由を説明する。
まず、測定モジュール記憶部３５３の測定モジュールＲＡＭ３５５の容量には限りがある。ここで、測定モジュールＲＡＭ３５５の容量を大きくすれば歪量情報のデータ退避は必要なくなるが、あまり余裕を持たせて設計するとコストの増加をもたらし適切ではない。また、歪量情報は連続的に次々書き込まれるため、データ退避を行わないと、後述するステップＳＴ０９での処理によって平均トルクを計算する前に、新たな情報が上書きされてしまうおそれがあるからである。

ステップＳＴ０７において、測定モジュール制御部３５１は、平均化区間を算出する。
具体的には、測定モジュール制御部３５１は、平均化するサンプリング区間（平均化する際に使用するサンプリングの個数）を算出する。
クランク速度及びギア比の変化がない場合に、３６０°中において、１２０点のデータをサンプリングする場合に、３６０°を１２分割するときには、
平均化区間のサンプリングの個数は、ｎ（＝１２０）／ｍ（＝１２）＝１０［サンプリングの個数］となる。

ステップＳＴ０９において、測定モジュール制御部３５１は、平均トルク及び平均損失量を算出する。
具体的には、測定モジュール制御部３５１は、図３の測定モジュール制御部３５１の説明のところで行った処理を行ない、トルク及び損失量を算出する。
そして、測定モジュール制御部３５１は、ステップＳＴ０７で算出した平均化区間のサンプリング個数（ｎ／ｍ個）毎に平均をとることによって、平均トルク及び平均損失量を算出する。
さらに、測定モジュール制御部３５１は、算出したトルク及び平均損出量とクランク１０５の位置（角度）を関係付ける情報を、算出したトルク及び平均損出量に付加する。
また、測定モジュール制御部３５１は、図３の測定モジュール制御部３５１の説明のところで行った処理を行ない、ケイデンスを算出する。

ステップＳＴ１１において、測定モジュール制御部３５１は、ステップＳＴ０９で算出等した各種情報を送信バッファに保存する。
具体的には、送信バッファに保存されるのは、平均トルク情報及び平均損失量情報、並びに、これらとクランク１０５の位置とを対応付ける情報である。さらに、ケイデンス情報も送信バッファに保存される。
この処理が行われた後、ステップＳＴ０３の処理に戻り、ｓｌｅｅｐ状態に移行して、ｗａｋｅ処理が行われるまで処理を停止する。

図６（ｂ）は測定モジュール磁気センサ３１１による割り込みルーチンのフローチャートである。
測定モジュール制御部３５１は、測定モジュール磁気センサ３１１の出力（磁石３１１ａの接近）を検知すると、割り込んで以下の処理を開始する（ステップＳＴ２１）。
なお、割り込みとは、それまでの処理を中断して、指定された処理を実行することをいう。

ステップＳＴ２３において、測定モジュール制御部３５１は、サンプリングタイムｔｉｍｅｒＡを算出する。
具体的には、サンプリングタイムｔｉｍｅｒＡは、
ｔｉｍｅｒＡ［ｓ］＝Ｔｋ今回／ｎ
によって算出される（図３の測定モジュールＡ／Ｄ３６３の説明のところも参照されたい）。
ここで、ｎはサンプリング数であり１２０であり、Ｔｋ今回は直近でのクランク１０５が１回転するのに要した時間間隔である。
この式から分かることは、ｔｉｍｅｒＡ毎にデータを取得することは、クランク１０５の一回転を１２０分割した時間分解能にてデータを取得するということである。

ステップＳＴ２５において、測定モジュール制御部３５１は、サンプリングタイムｔｉｍｅｒＡを、ステップＳＴ２３において算出された値にセットする。

ステップＳＴ２７において、測定モジュール制御部３５１は、ｗａｋｅ処理を実行する。
具体的には、図６（ａ）のステップＳＴ０５以下の処理を実行する。
その後処理を終了し、再び測定モジュール磁気センサ３１１の出力を検知すると、ステップＳＴ２３以下の処理を開始する。

図６（ｃ）は、測定モジュール無線送信部３０９のフローチャートである。
ステップＳＴ４１において、測定モジュール無線送信部３０９は、サイクルコンピュータ無線受信部２０９に対して、送信バッファに記憶されている平均トルク情報及び平均トルク情報等を送信する。
具体的には、送信バッファに保存されているのは、平均トルク情報及び平均損失量情報、並びに、これらとクランク１０５の位置とを対応付ける情報である。さらに、送信バッファには、ケイデンス情報も保存されている。

ステップＳＴ４３において、１／４秒ウエイトする。なお、このウエイト時間は必要に応じて可変である。
このステップＳＴ４３の処理が終了すると、ステップＳＴ４１の処理に戻る。つまり、ステップＳＴ４１及びステップＳＴ４３の処理は１／４秒毎に行われる。

図６（ｄ）は、測定モジュール記憶部３５３のフローチャートである。
ステップＳＴ６１において、測定モジュール記憶部３５３は、測定モジュールＡ／Ｄ３６３がＡ／Ｄ変換を終了すると処理の割り込みを行う。

ステップＳＴ６３において、測定モジュール記憶部３５３は、測定モジュールＲＡＭ３５５に、測定モジュールＡ／Ｄ３６３がＡ／Ｄ変換した歪量情報測定を記憶する。
その後処理を終了する。

図６（ｅ）は、測定モジュールＡ／Ｄ３６３のフローチャートである。
ステップＳＴ８１において、測定モジュールＡ／Ｄ３６３は、ｔｉｍｅｒＡによる割り込みを受ける。
具体的には、測定モジュールＡ／Ｄ３６３は、測定モジュールタイマ３６１の第１タイマの値がサンプリングタイムｔｉｍｅｒＡの値と同じくなった場合に、割り込みがかけられる。
そして、ステップＳＴ８３以下の処理を行う。

ステップＳＴ８３において、測定モジュールＡ／Ｄ３６３は、Ａ／Ｄ変換（アナログ・デジタル変換）を行う。
ここで、Ａ／Ｄ変換されるのは、測定モジュール歪検出回路３６５が出力した上下面歪ゲージセット３６９と側面歪ゲージセット３７１の歪に関する情報である。
この測定モジュールＡ／Ｄ３６３のＡ／Ｄ変換によって、測定モジュール３０１は、上下面歪ゲージセット３６９及び側面歪ゲージセット３７１の歪量情報をデジタル値として得ることが可能となる。

図７は、サイクルコンピュータ２０１の処理のフローチャートである。

ステップＳＴ９１において、サイクルコンピュータ制御部２５１は、平均トルク情報、平均損失量情報及びケイデンス情報を受信すると割り込みが行われる。
なお、平均トルク情報、平均損失量情報には、クランク１０５の位置（角度）情報も付与されている。
つまり、サイクルコンピュータ無線受信部２０９が平均トルク情報、平均損失量情報及びケイデンス情報を受信したことを、サイクルコンピュータ制御部２５１が検出した時には、サイクルコンピュータ制御部２５１は、処理を中断（割り込み）し、ステップＳＴ９３以下の処理を開始する。

ステップＳＴ９３において、サイクルコンピュータ制御部２５１は、平均パワーＰの算出を行う。
具体的には、サイクルコンピュータ制御部２５１は、平均トルク情報及びケイデンス情報から一定区間の平均パワーＰを算出する。
その方法は、平均パワーＰ［Ｗ］＝（２ＰＩ／６０）Ｔｒａ×Ｒで計算される。ここで、Ｔｒａが平均トルク［Ｎｍ］であり、Rがケイデンス歪量［ｒｐｍ］である。
つまり、この式のＴｒａ及びＲに平均トルク情報及びケイデンス情報を代入することによって、平均パワーＰを算出することが可能となる。

ステップＳＴ９５において、サイクルコンピュータ制御部２５１は、クランク１０５の各角度（３０°毎の）平均パワー及び平均損失量を視覚化の為の演算等を行う。
そして、その演算の結果に基づいて、サイクルコンピュータ制御部２５１は、サイクルコンピュータ表示部２０３にその内容を表示する。
なお、視覚化の方法はどのような方法であっても良い。
ここでの、視覚化の方法は、例えば、ベクトル表示、グラフ表示、色分け表示、記号の表示、３次元表示等がありえ、どのような方法であってもよい。

ステップＳＴ９７において、サイクルコンピュータ制御部２５１は、ステップＳＴ９３及びステップＳＴ９５において行った算出・演算の結果を、サイクルコンピュータ記憶部２５３に記憶する。
そして、サイクルコンピュータ２０１は、再びステップＳＴ９１による割り込みが発生するまで処理を終了する。

以上説明した、本実施形態では、クランク１０５の位置に対応する平均パワー及び平均損失量を表示可能である。
このような構成によって、本実施形態では、ユーザにクランク１０５の位置に対応する平均パワー及び平均損失量を表示して、ユーザに自転車１のペダル１０３へどのように力を加えているかの情報を提供することができる。
これによって、ユーザがより適切なペダリングをする助けとすることができる。

図８は、クランク１０５の速度が変化した場合の説明図である。

図８（ａ）のように、クランク１０５の回転速度が変わらない場合に、１２０点のサンプリングは、３６０°の全てのポイントで均等に配置される。つまり、サンプリングの個数は３０°毎に１０個ごとである。
なお、Ｘ地点に磁石３１１ａが配置されていると想定している。
しかし、以上の構成のままだと、クランク１０５の回転速度が遅くなる場合及び早くなる場合には、同じ１０個のサンプリングの個数をサンプリングしてもクランク１０５の進む角度は異なってしまう。
なぜなら、サンプリングタイムｔｉｍｅｒＡはクランク１０５が一回転して磁石３１１ａの位置まで来て、図６（ｂ）のステップＳＴ２５の処理が終わるまで変化しないからである。
１０個のサンプリングの個数をサンプリングしてもクランク１０５の進む角度は異なってしまうとは、具体的には、例えば、クランク１０５の回転が途中から１／２になった場合には、同じ１０個のサンプリング個数であっても、クランク１０５は１５°しか進むことができない。
逆に、クランク１０５の回転が途中から１．５倍になった場合には、同じ１０個のサンプリング個数であっても、クランク１０５は４５°も進むことができる。
そして、以上の構成のままだと、サイクルコンピュータ２０１又は測定モジュール３０１は、この進みすぎ又は遅れていることを検出できない。

図８（ｂ）は、クランク１０５の回転速度が低下した場合の説明図である。
図８（ｂ）は、Ｘ地点に磁石３１１ａがあって、その通過後Ｙ地点まではクランク１０５の回転速度は変化ない場合である。
したがって、Ｙ地点までは１０個のサンプリング個数であっても３０°毎の範囲の平均パワー及び平均損出量を算出することができる。
しかし、Ｙ地点からクランク１０５の速度が１／２になると、１０個のサンプリング個数だと、１５°しか進むことができず、１２個の区間分のサンプリング個数をサンプリングしてもＺ地点までのデータしか検出することができない。
しかも、サイクルコンピュータ２０１は、Ｚ地点のデータをＸ地点のデータとして認識してしまう。
その結果、サイクルコンピュータ２０１の平均パワー及び平均損失量のデータ表示が不正確になってしまう。
つまり、サイクルコンピュータ２０１はＰｒｅａｌ地点の平均パワー及び平均損出量を、Ｐａｓｓｕｍｅ地点の平均パワー及び平均損出量と認識して計算・表示を行ってしまうという問題点がある。

図８（ｃ）は、Ｘ地点に磁石３１１ａがあって、その通過後Ｙ地点まではクランク１０５の回転速度は変化しない場合である。
したがって、Ｙ地点までは１０個のサンプリング個数であっても３０°毎の範囲の平均パワー及び平均損出量を算出することができる。
しかし、Ｙ地点からクランク１０５の速度が２倍になると、１０個のサンプリング個数だと、１５°しか進むことができず、１２個の区間分のサンプリング個数をサンプリングしてもＺ地点すすんでしまう。
しかも、サイクルコンピュータ２０１は、Ｚ地点のデータをＸ地点のデータとして認識してしまう。
その結果、サイクルコンピュータ２０１の平均パワー及び平均損失量のデータ表示が不正確になってしまうという問題点がある。

また、図８（ｂ）のように、クランク１０５回転速度が低下すると、測定モジュール記憶部３５３には歪量情報が蓄積され続けることになる（図８（ｄ）も参照のこと）。
その結果、全サンプリング個数１２０に対応する容量の測定モジュール記憶部３５３だと、データがオーバーフローしてしまうことになる。
それを避けるために、本実施形態では、十分な容量の測定モジュール記憶部３５３（測定モジュールＲＡＭ３５５）を用いることによってこの問題を解決している。
つまり、本実施形態は、十分な容量の測定モジュール記憶部３５３（測定モジュールＲＡＭ３５５）を用いるという構成を有する。
これによって、オーバーフローを回避することができる。

＜第２の実施形態＞
以上の第１の実施形態においては、単に、オーバーフローを回避するために分な容量の測定モジュール記憶部３５３（測定モジュールＲＡＭ３５５）を用いるという事のみを行っていた。
しかし、測定モジュール記憶部３５３（測定モジュールＲＡＭ３５５）をあまりに余裕をみて大きな容量のものにするのであれば、無駄にコストがかかってしまい適切とは言えない。
また、単に大きな容量にしても、サイクルコンピュータ２０１の平均パワー及び平均損失量のデータ表示が不正確になってしまうという問題点の解消にはならない。
そこで、第２の実施形態では、これらの問題を解決するべく、測定モジュール３０１にギア変化検出部３８１を設けている。

図９は、第２の実施形態における、サイクルコンピュータ２０１及び測定モジュール３０１のブロック図である。

図９は、基本的に図３と同じであり、同じ部分は説明を省略する。
図９のように、測定モジュール３０１は、ギア変化検出部３８１を有する。
そして、ギア変化検出部３８１は、ギアの変化があったこと検出可能である。もっとも、ギア変化検出部３８１は、単にギアの変化の有無のみを検出可能であり、どのギアに変化したか等の検出はできない。

なぜ、ギア変化検出部３８１を設けたかについて説明する。
クランク１０５の回転速度が大きく変化する場合には、ギアを異なるギアに入れた場合が想定されるからである。
なお、自転車１の速度が大きく変化した場合にも、クランク１０５の回転速度は大きく変化するが、通常、自転車の速度はそれほど急速に変化するものではないので、ここでは、自転車１の速度ほとんど変化しないものと想定している。

そこで、第２の実施形態では、ギア変化検出部３８１を設けギアの変化の有無を検出した上で以下の制御を行っている。
なお、この第２の実施形態においては、ギアは２つ状態のみを有するものを想定している。例えば、ギアの歯数の比が大きいものと小さいものとの比をギア比（＝ギアの歯数が多いもの／ギアの歯数が少ないもの）であるものを想定している。例えば、ギア比＝２を想定して以下の説明を行う。

このように、クランク１０５の速度変化は、ギアを切り替えたものであると想定すると、測定モジュール記憶部３５３（測定モジュールＲＡＭ３５５）に必要とされる容量は、
全サンプリング回数×ギア比となる。
つまり、図８（ｂ）のＸ地点の直後にギア変化が有ってクランク１０５の回転速度が遅くなっても、これだけの容量があれば再びクランク１０５がＸ地点に戻ってくるまで、測定モジュール記憶部３５３（測定モジュールＲＡＭ３５５）がオーバーフローすることはない。
これによって、容量の小さい測定モジュール記憶部３５３（測定モジュールＲＡＭ３５５）を使用することができ、コストの節約になる。

図１０は、第２の実施形態における、図６で記載したステップＳＴ０９の処理の説明図である。他の部分は第１の実施形態と同一である。

図１０のように、ステップＳＴ０９は処理される。
ステップＳＴ０９−１において、測定モジュール制御部３５１は、前回の測定モジュール磁気センサ３１１の検出から今回の測定モジュール磁気センサ３１１の検出の間にギア変化検出部３８１の変化が有ったかを判定している。
なお、以後、「今回」とは、検出が完了している現在の各種データのことであり、「前回」とは現在の１つ前の各種データのことである。
そして、ギア変化検出部３８１の変化が無かったと判断した場合には、ステップＳＴ０９−２の処理に移行する。
ギア変化検出部３８１の変化が有ったと判断した場合には、ステップＳＴ０９−３の処理に移行する。
また、第２の実施形態においては、平均パワー及び平均損失量の算出は、クランク１０５が磁石３１１ａの位置を通過した後に、前回の一回転についてのそれぞれの値を求めてこれを、サイクルコンピュータ表示部２０３に表示する態様を想定している。

ステップＳＴ０９−２において、測定モジュール制御部３５１は、ｎ／ｍ（１２０／１２＝１０）個毎に平均トルク及び平均損失量を算出する旨決定する。
ギア変化検出部３８１の変化が無かったのであるから、そのままのサンプル数でよいからである。
ステップＳＴ０９−２が実行されると、測定モジュール制御部３５１のステップＳＴ０９での処理は終了する。

ステップＳＴ０９−３において、測定モジュール制御部３５１は、前回のクランク１０５が一周するのに要した時間Ｔｋ前回と、今回のクランク１０５が一周するのに要した時間Ｔｋ今回を比較する。
そして、Ｔｋ前回＞Ｔｋ今回と判断した場合には、測定モジュール制御部３５１の処理は、ステップＳＴ０９−４の処理に移行する。
他方、Ｔｋ前回＜Ｔｋ今回と判断した場合には、測定モジュール制御部３５１の処理は、ステップＳＴ０９−５の処理に移行する。

ステップＳＴ０９−４において、測定モジュール制御部３５１は、ギア変化検出部３８１の検出の時まではｎ／ｍ（１２０／１２＝１０）個毎に平均トルク及び平均損失量を算出する旨決定する。
さらに、測定モジュール制御部３５１は、ギア変化検出部３８１の検出の後はｎ／ｍ×ギア比（１２０／１２×２＝２０）個毎に平均トルク及び平均損失量を算出する旨決定する。
Ｔｋ前回＜Ｔｋ今回となったのであるから、ギアの歯数が小さなものから大きなものに変化した結果、クランク１０５の回転が遅くなったものと判断されるからである。
ステップＳＴ０９−４が実行されると、測定モジュール制御部３５１のステップＳＴ０９での処理は終了する。

ステップＳＴ０９−５において、測定モジュール制御部３５１は、ギア変化検出部３８１の検出の時まではｎ／ｍ（１２０／１２＝１０）個毎に平均トルク及び平均損失量を算出する旨決定する。
さらに、測定モジュール制御部３５１は、ギア変化検出部３８１の検出の後はｎ／ｍ／ギア比（１２０／１２／２＝５）個毎に平均トルク及び平均損失量を算出する旨決定する。
Ｔｋ前回＜Ｔｋ今回となったのであるから、ギアの歯数が大きなものから小さなものに変化した結果、クランク１０５の回転が早くなったものと判断されるからである。
ステップＳＴ０９−５が実行されると、測定モジュール制御部３５１のステップＳＴ０９での処理は終了する。

このようにする事によって、サイクルコンピュータ２０１は、そのまま１２分割したそれぞれの区間での平均パワー及び平均損失量を算出することができる。

第２の実施形態は以上のような構成を有することから、容量の小さい測定モジュール記憶部３５３（測定モジュールＲＡＭ３５５）を使用することができ、コストの節約することができるという効果がある。
また、第２の実施形態は以上のような構成を有することから、サイクルコンピュータ２０１は、そのまま１２分割したそれぞれの区間での平均パワー及び平均損失量を算出することができる。
つまり、サイクルコンピュータ２０１は、正確に分割した各区間における平均パワー及び平均損失量を表示することができる。

＜第３の実施形態＞
第２の実施形態では、複数のギアを有する場合には、対応が困難であった。
また、第２の実施形態では、クランク１０５が磁石３１１ａを通過した後にのみ平均パワー値及び平均損失量を算出可能であった。
さらに、第２の実施形態では、測定モジュール記憶部３５３の容量はギア比だけ余裕を持って設計しなければならなかった。
これらの問題点を解決する方法が第３の実施形態である。

図１１は、第３の実施形態における、サイクルコンピュータ２０１及び測定モジュール３０１のブロック図である。

図１１は、基本的に図３と同じであり、同じ部分は説明を省略する。
図１１のように、測定モジュール３０１は、ギア比検出部３８３を有する。
そして、ギア比検出部３８３は、ギアの歯数がどの大きさのギアに移行したのかまで検出可能な装置である。これによって、ギアの変化が有ったときに、どれだけのクランク１０５の回転速度変化があるのかを推測可能である。

なぜ、ギア比検出部３８３を設けたかについて説明する。
クランク１０５の回転速度が大きく変化する場合には、ギアを異なるギアに入れた場合が想定されるからである。
なお、自転車１の速度が大きく変化した場合にも、クランク１０５の回転速度は大きく変化するが、通常、自転車の速度はそれほど急速に変化するものではないので、ここでは、自転車１の速度ほとんど変化しないものと想定している。
なお、この第３の実施形態においては、ギアは複数の状態を有するものを想定している。

図１２は、第３の実施形態における、処理のフローチャートである。

図１２（ａ）は、図６で記載したフローチャートにさらに加えられる割り込み処理である。
図１２（ａ）のように、測定モジュール制御部３５１は、ギア比検出部３８３がギアの変化を検出すると割り込みを行なう（ステップＳＴ３１）。
そして、ステップＳＴ３３において、サンプリングタイムｔｉｍｅｒＡの値を以下のように設定する。
ｔｉｍｅｒＡ＝（変化後のギア数／変化前のギア数）×ｔｉｍｅｒＡ現在
変化前のギア数を３０とし、変化後のギア数を１５とすると、ギアが変わったことによってクランク１０５は３０／１５で２倍の速さで回ることになるので、サンプリングタイムを１／２倍にすることによって、同じサンプリング個数毎（１０個毎）で回転角度３０°の範囲の平均を取り続けることが可能になる。
なお、ｔｉｍｅｒＡ現在とは、新たに設定する前のサンプリングタイムｔｉｍｅｒＡ値であり、この値がステップＳＴ３３の処理において書き換えられる事になる。
このステップＳＴ３３の処理を終了した後、ステップＳＴ３１で割り込んだ処理は終了する。

図１２（ｂ）は、ステップＳＴ０９の処理が第２の実施形態と異なることの説明図である。
図１２（ｂ）のように、図６のステップＳＴ０９の処理は第２の実施形態とは異なる処理を行っている（図１０も参照のこと）。具体的には、第３の実施形態における図６のステップＳＴ０９の処理は第１の実施形態と同一の処理を行っている。

図１２（ｂ）のステップＳＴ０９−２では、ｎ／ｍ（１２０／１２＝１０）個毎に平均トルク及び平均損失量を算出している。
なぜ、ギアの変化にかかわらず、このようにサンプリング個数が変化しないかというと、図１２（ａ）での処理があるからである。
つまり、図１２（ａ）のステップＳＴ３３があることによって、クランク１０５の回転速度が変化したのに対応してサンプリングタイムｔｉｍｅｒＡを調整するために、サンプリング個数を変化させなくとも一定間隔のサンプリングをすることが可能となる。

第３の実施形態では以上のような構成を有することから、複数のギアを有する場合にも、対応が可能となっている。
また、第３の実施形態では、以上のような構成を有することから、クランク１０５が磁石３１１ａを通過する前に平均パワー値及び平均損失量を算出可能である。
さらに、第３の実施形態では、以上のような構成を有することから、測定モジュール記憶部３５３の容量は最低限の余裕さえ持っていればよく、コストの節約となる。

＜第４の実施形態＞
第３の実施形態では、自転車１の速度はほとんど変化しない場合を想定していた、しかし自転車の速度が急激に変化する場合もありえる。
この問題点を解決する方法が第４の実施形態である。

図１３は、第４の実施形態における、サイクルコンピュータ２０１及び測定モジュール３０１のブロック図である。

図１３は、基本的に図１１と同じであり、同じ部分は説明を省略する。
図１３のように、測定モジュール３０１は、速度検出部３８５を有する。
そして、速度検出部３８５は、自転車１の速度を検出する事ができる。この速度を検出する装置はクランク１０５が１回転中のある程度細かな速度を計測可能な程度の時間分解能を持ったものであればどのようなものであっても良い。このような能力を持っていればケイデンスセンサ等であっても良い。

なぜ、速度検出部３８５を設けたかについて説明する。
クランク１０５の回転速度は、ギアが変わった場合以外にも、自転車１の速度が変化した場合にも変化するからである。

図１４は、第４の実施形態における、処理のフローチャートである。

図１４は、図１２（ａ）の処理の代わりに用いられる割り込み処理である。
図１４のように、測定モジュール制御部３５１は、速度検出部３８５の結果に変化が発生すると割り込みを行なう（ステップＳＴ１１）。

そして、ステップＳＴ１３において、サンプリングタイムｔｉｍｅｒＡの値を以下のように設定する。
ｔｉｍｅｒＡ＝（変化前の速度／変化後の速度）×ｔｉｍｅｒＡ現在
なお、変化前の速度及び変化後の速度は速度検出部３８５で検出可能である。
変化前の速度を３ｍ／ｓ、変化後のギア数を１．５ｍ／ｓとすると、速度が変わったことによってクランク１０５は３／１．５で２倍の速さで回ることになるので、サンプリングタイムを１／２（＝１．５／３）倍に伸ばすことが同じサンプリング個数毎（１０個毎）で、平均を取り続けることが可能になる。
このステップＳＴ１３の処理を終了した後、ステップＳＴ１１で割り込んだ処理は終了する。

また、図１４（ｂ）に示されるように、ステップＳＴ０９の処理は第３の実施形態同様な処理が行われる。

第４の実施形態では、以上のような構成を有することから、自転車１の速度が変化した場合にも対応可能である。
なお、この第４の実施形態は第３の実施形態の構成に付加することも可能である。
この場合には、自転車１の速度の変化のみならず、ギアの変化にも対応可能となる。

本実施形態の自転車１に加わっている力の測定モジュール３０１は、ユーザによる力をクランク１０５及び１つ以上のフロントギア１０９のうち選択された１つのフロントギア１０９で伝達する自転車１のクランク１０５の歪を検出する歪センサ３６６と、クランク１０５が一定位置を通過したことを検出する測定モジュール磁気センサ３１１と、測定モジュール制御部３５１と、を有している。
測定モジュール制御部３５１は、測定モジュール磁気センサ３１１が検出したクランク１０５が一定位置を通過した時間からの経過時間によってクランク１０５の回転角度を算出し、歪センサ３６６が検出したクランク１０５の歪量からクランクに加わる力を算出し、回転角度とクランク１０５に加わる力との対応を算出することによって、ユーザが加えた力の分布状態を算出する。
以上のような構成を有することから、ユーザにクランク１０５の位置に対応する平均パワー及び平均損失量を表示して、ユーザに自転車１のペダル１０３へどのように力を加えているかの情報を提供することができる。

本実施形態の自転車１に加わっている力の測定方法は、ユーザによる力をクランク１０５及び１つ以上のフロントギア１０９のうち選択された１つのフロントギア１０９で伝達する自転車１のクランク１０５の歪を検出し、クランク１０５が一定位置を通過したことを検出し、クランク１０５が一定位置を通過した時間からの経過時間によってクランク１０５の回転角度を算出し、クランク１０５の歪量からクランク１０５に加わる力を算出し、回転角度とクランク１０５に加わる力との対応を算出することによって、ユーザが加えた力の分布状態を算出する。
以上のような方法を用いることから、ユーザにクランク１０５の位置に対応する平均パワー及び平均損失量を表示して、ユーザに自転車１のペダル１０３へどのように力を加えているかの情報を提供することができる。

本発明おける人力機械とは、自転車１、フィットネスバイク等のクランク１０５を備えた人力で駆動される機械をいう。つまり、クランク１０５を備えた人力で駆動（必ずしも場所的な移動をする必要はない）される機械であれば、人力機械はどの様なものであっても良い。
本発明における測定装置とは、サイクルコンピュータ２０１の一部であってもよいし、他の独立した装置であっても良い。さらに、物理的に別れた複数の装置の集合体であっても良い。場合によっては、歪センサ３６６以外は通信を介することとし全く別の場所にある装置であってもよい。つまり、測定モジュール３０１は、本発明における測定装置の一例である。
測定モジュール磁気センサ３１１は、本発明におけるセンサの一例である。
つまり、本発明におけるセンサとは、クランク１０５の位置を知ることができるものであればどのようなものであっても良い。
フロントギア１０９及びリアギア１１３は、本発明におけるギアの一例である。つまり、本発明におけるギアとは、クランク１０５の回転速度を変化させる可能性のあるものであればどのようなものであっても良い。
測定モジュール制御部３５１及びサイクルコンピュータ制御部２５１は、本発明における制御部の一例である。つまり、本発明における制御部とは、制御機能を有するものであればどのようなものであっても良い。制御部は、分散されていても良い。

また、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、様々な変化した構造、構成、制御を行っていても良い。

１…自転車、３…フレーム、５…フロント車輪、５ａ・・・フロントスポーク、7…リア車輪、７ａ・・・リアスポーク、９…ハンドル、１１…サドル、１３…フロントフォーク、１０１…駆動機構、１０３…ペダル、１０４…クランク機構、１０５…クランク、１０７…クランク軸、１０９…フロントギア、１１１…チェーン、１１３…リアギア、１１５…ペダルクランク軸、１１７…上下面部分、１１９…側面部分、
２０１…サイクルコンピュータ、２０３…サイクルコンピュータ表示部、２０５…サイクルコンピュータ操作部、２０７…サイクルコンピュータケイデンス無線受信部、２０９…サイクルコンピュータ無線受信部、２５１…サイクルコンピュータ制御部、２５３…サイクルコンピュータ記憶部、２６１…サイクルコンピュータタイマ、
３０１…測定モジュール（測定装置）、３０９…測定モジュール無線送信部、３１１…測定モジュール磁気センサ（磁気センサ）、３１１ａ…磁石、３５１…測定モジュール制御部（制御部）、３５３…測定モジュール記憶部、３６１…測定モジュールタイマ、３６３…測定モジュールＡ／Ｄ、３６５…測定モジュール歪検出回路、３６６…歪センサ、３６９…上下面歪ゲージセット、３６９ａ…上下面第１歪ゲージ、３６９ｂ…上下面第２歪ゲージ、３７１…側面歪ゲージセット、３７１ａ…側面第１歪ゲージ、３７１ｂ…側面第２歪ゲージ、３８１…ギア変化検出部、３８３…ギア比検出部、３８５…速度検出部、

Claims (8)

1. ユーザによる力をクランク及び１つ以上のギアのうち選択された１つのギアで伝達する人力機械の前記クランクの歪を検出する歪検出部と、
   前記クランクが一定位置を通過したことを検出するセンサと、
   制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記センサが検出した前記クランクが一定位置を通過した時間からの経過時間によって前記クランクの回転角度を算出し、
   前記歪検出部が検出した前記クランクの歪量から前記クランクに加わる力を算出し、
   前記回転角度と前記クランクに加わる力との対応を算出することによって、ユーザが加えた力の分布状態を算出する
   人力機械に加わっている力の測定装置。
2. 前記ギアを２つ以上有し、２つ以上のギアのうち選択されているギアの変更の有無を検出するギア変化検出部を有し、
   前記制御部は、
   前記磁気センサが検出した前記クランクが一定位置の通過を検出した時点からの経過時間、及び、前記ギア変化検出部がギアの変更を検出した時点からの経過時間によって前記クランクの回転角度を算出する
   請求項１に記載の測定装置。
3. 前記ギアを２つ以上有し、２つ以上のギアのうち選択されたギアのギア比を検出するギア比検出部を有し、
   前記ギア比検出部がギア比の変化を検出した場合には、前記ギア比に応じて、前記歪検出部が検出するサンプリング周期を変更する
   請求項１に記載の測定装置。
4. 前記人力機械の速度を検出する速度検出部を有し、
   前記速度検出部が速度の変化を検出した場合には、前記速度に応じて、前記歪検出部が検出するサンプリング周期を変更する
   請求項１又は請求項３に記載の測定装置。
5. ユーザによる力をクランク及び１つ以上のギアのうち選択された１つのギアで伝達する人力機械の前記クランクの歪を検出し、
   前記クランクが一定位置を通過したことを検出し、
   前記クランクが一定位置を通過した時間からの経過時間によって前記クランクの回転角度を算出し、
   前記クランクの歪量から前記クランクに加わる力を算出し、
   前記回転角度と前記クランクに加わる力との対応を算出することによって、ユーザが加えた力の分布状態を算出する
   人力機械に加わっている力の測定方法。
6. ２つ以上のギアのうち選択されているギアの変更の有無を検出し、
   前記クランクが一定位置の通過を検出した時点からの経過時間、及び、ギアの変更を検出した時点からの経過時間によって前記クランクの回転角度を算出する
   請求項５に記載の測定方法。
7. ２つ以上のギアのうち選択されたギアのギア比を検出し、
   ギア比の変化を検出した場合には、当該ギア比に応じて、サンプリング周期を変更する
   請求項５に記載の測定方法。
8. 前記人力機械の速度を検出し、
   前記速度検出部が速度の変化を検出した場合には、前記速度に応じて、前記歪検出部が検出するサンプリング周期を変更する
   請求項５又は７に記載の測定方法。

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