JPWO2012056549A1 - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

簡便な方法で損失量を検出可能な測定装置を提供する。自転車１に加わっている力の測定装置は、自転車１のクランク１０５の側面側に接合可能な側面歪ゲージセット３７１と、側面歪ゲージセット３７１からの出力が入力される側面ブリッジ回路３７３Ｂと、を有し、側面歪ゲージセット３７１及び側面ブリッジ回路３７３Ｂは、クランク１０５に加わっているねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、内外方向歪を検出可能である。

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に関する。

特許文献１には、クランク内部に圧電センサを埋め込み、クランクの歪みにより発生する電圧によってトルクを測定する技術が開示されている。
特許文献２には、クランク軸の歪みを測定し、クランクにかかるトルクを検知する技術が開示されている。

特開２００９−００６９９１号 特開平１０−３５５６７号

特許文献１の方法では、回転方向の力による損失量のみならずトルク等をも検出してしまい。どの程度の力が、損失量となっているのかを正確に知ることができないという問題があった。
特許文献２の方法では、ボトムブラケット部分に設置する必要があるのでボトムブラケットとにはフレーム加工及びクランク軸にはナーリング加工が必要になってしまうという問題があった。

本発明の目的は、簡便な方法で損失量を検出可能な測定装置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、人力機械のクランクの側面側に接合可能な側面歪ゲージセットと、前記側面歪ゲージセットからの出力が入力される側面ブリッジ回路と、を有し、前記側面歪ゲージセット及び前記側面ブリッジ回路は、前記クランクに加わっているねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、内外方向歪を検出可能である。

本発明の人力機械に加わっている力の測定方法は、人力機械のクランクの側面側に接合可能な側面歪ゲージセット、及び、前記側面歪ゲージセットからの出力が入力される側面ブリッジ回路は、前記クランクに加わっているねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、内外方向歪を検出可能である。

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、測定モジュー及びケイデンスセンサの位置関係等の説明図である。 サイクルコンピュータ、測定モジュール及びケイデンスセンサのブロック図である。 側面歪ゲージセット及び測定モジュール歪検出回路の説明図である。 右側クランクに加わる力の説明図である。 上下面部分に加わる力等の説明図である。 側面部分に加わる力等の説明図である。 クランクに設けられる側面歪ゲージセットの配置の説明図、側面歪ゲージセットに加わる力等がキャンセルされる理由の説明図である。 ケイデンスセンサの処理のフローチャートである。 測定モジュール及びサイクルコンピュータの処理のフローチャートである。 第２の実施形態における、サイクルコンピュータ、測定モジュール、ケイデンスセンサのブロック図である。 第２の実施形態における、測定モジュール歪検出回路、上下面歪ゲージセット及び側面歪ゲージセットの説明図である。 第２の実施形態における、クランクに設けられる上下面歪ゲージセットの配置の説明図、上下面歪ゲージセットに加わる力等がキャンセルされる理由の説明図である。 第２の実施形態における、クランクに設けられる側面歪ゲージセットの配置の説明図、側面歪ゲージセットに加わる力等がキャンセルされる理由の説明図である。 第２の実施形態における、測定モジュール及びサイクルコンピュータの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（図示していない）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。
右側ペダルクランク軸１１５ａ、クランク軸１０７及び左側ペダルクランク軸１１５ｂは、同一の平面に形成されている。
右側ペダルクランク軸１１５ａ、クランク軸１０７及び左側ペダルクランク軸１１５ｂの軸は、平行に形成されている。
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の長手方向の軸は、平行に形成されている。
右側ペダルクランク軸１１５ａ、クランク軸１０７及び左側ペダルクランク軸１１５ｂが形成される平面と、右側クランク１０５ａ及び左側クランク１０５ｂが形成される平面も同一である。

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ると好適である。
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、測定モジュール３０１及びケイデンスセンサ５０１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Ｐ、（平均）損失量等である。なお、平均パワーＰ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、この平均パワーＰ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、平均パワーＰ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。

本発明の発展的な実施形態では、特に、サイクルコンピュータ表示部２０３は、クランク１０５の各角度（例えば、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平均パワーＰ、ユーザが出力している人力の法線方向の損失量等を表示している。

また、サイクルコンピュータ２０１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を有している。
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。

ケイデンスセンサ５０１は、リードスイッチ５０５を有している（図３のケイデンスセンサ５０１側の部分を参照のこと）。リードスイッチ５０５は、リードスイッチ５０５がＯＮになることから、磁石５０３の位置を検出する。
ここで、図２のように、磁石５０３はクランク１０５に設置されており、リードスイッチ５０５はフレーム３に固定されている。
つまり、リードスイッチ５０５がＯＮになることを検出するということは、フレーム３のリードスイッチ５０５が配置されている位置にクランク１０５もその瞬間位置していることを検出することである。
このケイデンスセンサ５０１から、サイクルコンピュータ２０１は、ケイデンス［ｒｐｍ］を得ることができる。

さらに、発展的な実施形態においては、クランク１０５の位置を算出するために、ケイデンスセンサ５０１を用いて良い。
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。つまり、リードスイッチ５０５がＯＮになる時間間隔は、クランク１０５が３６０°回転する時間間隔と一致する。
したがって、クランク１０５の現在位置の推測は、直近のリードスイッチ５０５がＯＮになって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）／（リードスイッチ５０５がＯＮになる間隔）×３６０°が、リードスイッチ５０５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の角度ごとのデータを取る必要がない場合には、例えば３６０°を１２分割して、その範囲で値を求めればよい。
この発展的な実施形態においては、ユーザに提示したいのは、ある一定範囲の回転区間の回転力である平均パワーＰ及び損失量であることから、３６０°を１２分割している。
そして、サイクルコンピュータ２０１は、ケイデンスセンサ５０１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、平均パワーＰ及び損失量を算出している。

ケイデンスセンサ５０１は、ケイデンスセンサ無線送信部５０７を有する（（図３のケイデンスセンサ５０１側の部分を参照のこと））。
このケイデンスセンサ無線送信部５０７は、サイクルコンピュータケイデンス無線受信部２０７に対して、ケイデンス情報を送信する。
なお、発展的な実施形態においては、磁石５０３とリードスイッチ５０５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及び図１も参照のこと）。
具体的には、クランク１０５の回転力に寄与しない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、測定モジュール３０１及びケイデンスセンサ５０１のブロック図である。

図３下方の図を用いて、ケイデンスセンサ５０１の構成を説明する。
図３下方の図のように、ケイデンスセンサ５０１は、リードスイッチ５０５、ケイデンスセンサ無線送信部５０７、ケイデンスセンサ制御部５５１、ケイデンスセンサ記憶部５５３及びケイデンスセンサタイマ５６１を有している。

リードスイッチ５０５は、磁石５０３が接近することによってＯＮとなる。
そして、リードスイッチ５０５がＯＮとなると、リードスイッチ５０５はその旨の情報信号をケイデンスセンサ制御部５５１に出力する。

ケイデンスセンサタイマ５６１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。
ケイデンスセンサタイマ５６１は、ケイデンスセンサ制御部５５１の値出力命令を受けると、タイマ値情報をケイデンスセンサ制御部５５１に出力する。
また、ケイデンスセンサタイマ５６１は、ケイデンスセンサ制御部５５１のリセット命令を受けると、タイマカウンタの値を初期値にリセットする。
さらに、ケイデンスセンサタイマ５６１は、ケイデンスセンサ無線送信部５０７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秒ごとに、ケイデンスセンサ無線送信部５０７に送信タイミングを指令している。

ケイデンスセンサ無線送信部５０７は、ケイデンスセンサ記憶部５５３に記憶されているケイデンス情報を、サイクルコンピュータケイデンス無線受信部２０７に送信している。
このケイデンスセンサ無線送信部５０７による送信は、ケイデンスセンサタイマ５６１によって命令されることによって１秒ごとに行われている。または、ケイデンスセンサタイマ５６１の値に基づいた判断がケイデンスセンサ制御部５５１によって行われ、その判断に基づいて、このケイデンスセンサ無線送信部５０７による送信がケイデンスセンサ制御部５５１の命令によって行われても良い。

ケイデンスセンサ記憶部５５３には、各種情報が記憶される。
各種情報とは、例えば、ケイデンスセンサ制御部５５１の制御プログラム、ケイデンスセンサ制御部５５１が制御する際に必要とされる一時的な情報である。特に本実施形態では、リードスイッチ５０５がＯＮとなる発生間隔であるケイデンスセンサタイマ５６１のタイマ値を記憶している。
なお、ケイデンスセンサ記憶部５５３は、ケイデンスセンサＲＡＭ５５５及びケイデンスセンサＲＯＭ５５７から構成されている。ケイデンスセンサＲＡＭ５５５にはタイマ値等が記憶され、ケイデンスセンサＲＯＭ５５７には制御プログラム等が記憶される。

ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンスセンサ５０１を包括的に制御している。
具体的には、ケイデンスセンサ制御部５５１は、リードスイッチ５０５がＯＮと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。
ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンスセンサタイマ５６１にタイマ値情報の出力を命令する。
そして、ケイデンスセンサ制御部５５１、ケイデンスセンサタイマ５６１からタイマ値情報を受けると、そのタイマ値情報からケイデンスを算出する。
具体的には、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、リードスイッチ５０５がＯＮとなる時間（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、ケイデンスセンサ制御部５５１は、このケイデンス情報をケイデンスセンサ記憶部５５３のケイデンスセンサＲＡＭ５５５に記憶させる。
また、ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンスセンサタイマ５６１にカウンタ値のリセット命令を出力する。
ケイデンスセンサ制御部５５１は、１秒間の間隔で、ケイデンスセンサ無線送信部５０７にケイデンスセンサ記憶部５５３に記憶されているケイデンス情報を送信させても良い。

図３中央の図を用いて、測定モジュール３０１の構成を説明する。
図３中央の図のように、測定モジュール３０１は、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及び歪センサ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。
ここで、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。
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。
そして、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（図４、図８、図１３、図１４も参照のこと）。
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（具体的な、測定モジュール歪検出回路３６５の構成については図４を参照のこと）。
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３７１ｂ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情報に変換される。
そして、歪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に入力された歪情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５に歪情報として記憶される。

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。

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が歪情報から算出した平均損失量情報を、サイクルコンピュータ無線受信部２０９に送信している。
この測定モジュール無線送信部３０９による平均損失量情報の送信は、測定モジュールタイマ３６１によって命令されることによって１秒ごとに行われている。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は平均損失量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、歪情報から平均損失量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。
後述する第２の実施形態においては、測定モジュール記憶部３５３は、各計算式で必要とされるトルクを求めるために必要とされる各種のパラメータ等も記憶している。

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、歪情報から損失量を算出する。
その方法は、損失量は
損失量［Ｎ］＝ｍｇ（Ｙ−Ｙｚ）／（Ｙｕ−Ｙｚ）で計算される
（以下、この式を式（１）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。
Ｙは、側面ブリッジ回路３７３Ｂを介して側面歪ゲージセット３７１から出力される歪情報である。
これによって、ユーザが出力している力の損失成分であるクランク１０５の法線方向の力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。
また、一回転を１２分割してサイクルコンピュータ表示部２０３に表示する発展的な実施形態の場合には、３０°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。

図３上方の図を用いて、サイクルコンピュータ２０１の構成を説明する。
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ケイデンス無線受信部２０７、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。

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。
本実施形態においては、平均損失量を視覚化して表示する。
発展的な実施形態においては、クランク１０５の各角度（例えば、３０°毎の）平均トルク（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。また、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ケイデンス無線受信部２０７は、ケイデンスセンサ５０１から送信されるケイデンス情報を受信する。

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損失量情報を受信する。

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、等が記憶されている。

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、ケイデンスセンサ５０１及び測定モジュール３０１をも包括的に制御していても良い。
また、後述する第２の実施形態においては、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。
平均パワーＰは
平均パワーＰ［Ｗ］＝（２ＰＩ／６０）Ｔｒａ×Ｒ で計算される
（以下、この式を式（２）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。
また、発展的な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Ｐを算出する。
なお、平均トルクＴｒａは後述する式（３）によって算出される。

図４は、側面歪ゲージセット３７１及び測定モジュール歪検出回路３６５の説明図である。

図４（ａ）のように、側面第１歪ゲージ３７１ａと側面第２歪ゲージ３７１ｂとは、直交かつ積層して配置されている。
側面第１歪ゲージ３７１ａの抵抗値は、この側面第１歪ゲージ３７１ａが圧縮又は伸長していない場合には、約Ｒ０である。
側面第２歪ゲージ３７１ｂの抵抗値は、この側面第２歪ゲージ３７１ｂが圧縮又は伸長していない場合には、約Ｒ０である。
側面第１歪ゲージ３７１ａ及び側面第２歪ゲージ３７１ｂは、図４（ｂ）のように、圧縮されている場合には抵抗値が下がり、伸長されている場合には抵抗値が上がる。
この抵抗値の変化は、変化量がわずかな場合には比例している。
具体的には、Δｌ伸縮されている場合の抵抗値はＲ０＋ΔＲ０となる。Δｌ圧縮されている場合の抵抗値はＲ０−ΔＲ０となる。
また、側面第１歪ゲージ３７１ａの検出方向は、配線が伸びている方向であり、図４（ａ）中では右肩上がり方向が検出方向となる。
また、側面第２歪ゲージ３７１ｂの検出方向は、配線が伸びている方向であり、図４（ａ）中では右肩下がり方向が検出方向となる。
つまり、この検出方向において圧縮又は伸長が生じた場合に、側面第１歪ゲージ３７１ａ及び側面第２歪ゲージ３７１ｂに抵抗値の変化が生じる。
この検出方向以外において圧縮又は伸長が生じた場合には、側面第１歪ゲージ３７１ａ及び側面第２歪ゲージ３７１ｂに抵抗値の変化は生じない。

測定モジュール歪検出回路３６５は、側面ブリッジ回路３７３Ｂ、側面増幅回路３７５Ｂ及び側面基準電圧回路３７７Ｂを有している。
側面第１歪ゲージ３７１ａと側面第２歪ゲージ３７１ｂは、側面ブリッジ回路３７３Ｂの対角位置に配置される。
具体的には、第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、側面第１歪ゲージ３７１ａ、側面第１接続点３７３Ｂ−１、抵抗Ｒの順に接続されている。
第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、抵抗Ｒ、側面第２接続点３７３Ｂ−２、側面第２歪ゲージ３７１ｂの順に接続されている。
ここで、第１系統の抵抗Ｒと第２系統の抵抗Ｒとは同一の抵抗値を有している。また、第１系統の抵抗Ｒと第２系統の抵抗Ｒとは、側面第１歪ゲージ３７１ａ及び側面第２歪ゲージ３７１ｂの圧縮又は伸長が生ずる前の抵抗値であるＲ０と同一の抵抗値を有する。
その結果、側面第１接続点３７３Ｂ−１と側面第２接続点３７３Ｂ−２との間に生ずる電圧差はほぼゼロとなる。

側面第１歪ゲージ３７１ａの検出方向と側面第２歪ゲージ３７１ｂの検出方向の中間方向に（図４（ｂ）中において左右方向）伸長変化が生じた場合には、側面第１歪ゲージ３７１ａ及び側面第２歪ゲージ３７１ｂは伸長する。その結果、側面第１歪ゲージ３７１ａ及び側面第２歪ゲージ３７１ｂの抵抗値は同じく例えばＲ０＋ΔＲ０となる。
その場合には、第１系統の側面第１接続点３７３Ｂ−１の電圧降下は大きくなり、他方、第２系統の側面第２接続点３７３Ｂ−２の電圧降下は少なくなる。
その結果、測定モジュール歪検出回路３６５からは出力が検出される。
側面第１歪ゲージ３７１ａと側面第２歪ゲージ３７１ｂとの両者が同じ量、圧縮された場合も同様である。

側面第１歪ゲージ３７１ａが圧縮され、かつ、側面第２歪ゲージ３７１ｂが伸長されている場合には、側面第１歪ゲージ３７１ａの抵抗値はＲ０−ΔＲ０となり、かつ、側面第２歪ゲージ３７１ｂの抵抗値はＲ０＋ΔＲ０となる。
その場合には、第１系統の側面第１接続点３７３Ｂ−１の電圧降下は少なくなるが、他方、第２系統の電圧降下も少なくなる。なお、ここでは、ΔＲ０がＲ０に比して十分に小さい場合を想定している。
その結果、測定モジュール歪検出回路３６５からは出力が検出されない。
側面第１歪ゲージ３７１ａが伸長され、かつ、側面第２歪ゲージ３７１ｂが圧縮されている場合も同様である。

さらに、側面第１歪ゲージ３７１ａ単体の内部で、圧縮と伸長が同時に起こり、かつ、圧縮量と伸長量が同一である場合には、側面第１歪ゲージ３７１ａの抵抗値は変化しない。その結果、測定モジュール歪検出回路３６５からは出力は検出されない。
側面第２歪ゲージ３７１ｂ単体の内部で、圧縮と伸長が同時に起こった場合も同様である。

側面増幅回路３７５Ｂ及び側面基準電圧回路３７７Ｂの構成は図４（ｃ）のような構成を有している。
側面増幅回路３７５Ｂは、側面第１接続点３７３Ｂ−１と側面第２接続点３７３Ｂ−２の間の電位差を増幅する回路である。
側面基準電圧回路３７７Ｂは、側面増幅回路３７５Ｂからの出力が電源Ｖｃｃの１／２を中心に増減するようにするための回路である。
側面基準電圧回路３７７Ｂが必要な理由を説明する。側面増幅回路３７５Ｂから出力された電圧は測定モジュールＡ／Ｄ３６３によってアナログ値からデジタル値へ変換される。
この時に、アナログデジタル変換器はプラスマイナスの両方を測定可能なものよりも、プラス側のみを測定可能なものの方が安価である。他方、側面第１接続点３７３Ｂ−１と側面第２接続点３７３Ｂ−２の間の電位差はプラス側及びマイナス側の両方に変化しうる。
そのため、側面第１接続点３７３Ｂ−１と側面第２接続点３７３Ｂ−２の間の電位差をプラス側でのみの変化に変更するために、側面基準電圧回路３７７Ｂが設けられている。

図５は、右側クランク１０５ａに加わる力の説明図である。

図５のように、クランク機構１０４は、左側ペダル１０３ｂ（図示せず）、左側ペダルクランク軸１１５ｂ（図示せず）、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。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。
以下、上下面部分１１７および側面部分１１９に加わる力等（モーメント、トルク、せん断力、圧縮、引張力等）を説明する。

図６は、上下面部分１１７に加わる力等の説明図である。
図６（ａ）は、法線方向の力Ｆｒによって、上下面部分１１７に加わる力の説明図である。
図６（ｂ）は、回転方向の力Ｆθによって、上下面部分１１７に加わる力の説明図である。

図６（ａ）のように、法線方向の力Ｆｒによって上下面部分１１７には、引張張力ＦｒＡ及びモーメントＭｒＡが発生している。
もっとも、引張張力ＦｒＡによる歪量はモーメントＭｒＡによる歪量よりもかなり小さいので、モーメントＭｒＡのみを考慮すれば足りる。
図６（ｂ）のように、回転方向の力Ｆθによって上下面部分１１７には、せん断力ＦθＡ、モーメントＭθＡ及びトルクＴθＡが発生している。
もっとも、せん断力ＦθＡによる歪量はモーメントＭθＡによる歪量及びトルクＴθＡによる歪量よりもかなり小さいので、モーメントＭθＡ及びトルクＴθＡのみを考慮すれば足りる。
以上より、上下面部分１１７に歪センサ３６６を設けた場合に、歪センサ３６６が検出する歪は、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＡによって内外方向に生ずる内外方向歪、回転方向の力ＦθによるモーメントＭθＡによって回転方向に生ずる回転方向歪及びトルクＴθＡによって生ずるねじり方向歪のみである。

図７は、側面部分１１９に加わる力等の説明図である。
図７（ａ）は、法線方向の力Ｆｒによって、側面部分１１９に加わる力の説明図である。
図７（ｂ）は、回転方向の力Ｆθによって、側面部分１１９に加わる力の説明図である。
図７（ａ）のように、法線方向の力Ｆｒによって側面部分１１９には、引張張力ＦｒＢ及びモーメントＭｒＢが発生している。
もっとも、引張張力ＦｒＢによる歪量はモーメントＭｒＢによる歪量よりもかなり小さいので、モーメントＭｒＢのみを考慮すれば足りる。
図７（ｂ）のように、回転方向の力Ｆθによって側面部分１１９には、せん断力ＦθＢ、モーメントＭθＡ及びトルクＴθＢが発生している。
もっとも、せん断力ＦθＢによる歪量はモーメントＭθＢによる歪量及びトルクＴθＢによる歪量よりもかなり小さいので、モーメントＭθＢ及びトルクＴθＢのみを考慮すれば足りる。
以上より、側面部分１１９に歪センサ３６６を設けた場合に、歪センサ３６６が検出する歪は、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＢによって内外方向に生ずる内外方向歪、回転方向の力ＦθによるモーメントＭθＢによって回転方向に生ずる回転方向歪及びトルクＴθＢによって生ずるねじり方向歪のみである。

図８は、クランク１０５に設けられる側面歪ゲージセット３７１の配置の説明図、側面歪ゲージセット３７１に加わる力等がキャンセルされる理由の説明図である。
図８（ａ）のように、側面部分１１９に側面歪ゲージセット３７１が配置される。ここで、側面部分１１９は、クランク１０５の側面（ペダル１０３が配置される側又はその反対側）の中央部分に配置される。
クランク１０５の形状が直方体でない場合には、側面歪ゲージセット３７１はモーメントＭθＢによる歪の中心部分に配置されるのが適切である。より具体的には、図８（ｂ）のようにモーメントＭθＢによる歪の中心が、側面歪ゲージセット３７１の中心に来るように配置される。
側面歪ゲージセット３７１は、図８（ａ）で示す位置のより右側（ペダル１０３側）又は図８（ａ）のより左側（クランク軸１０７側）に位置していても良い。
つまり、モーメントＭθＢによる歪の中心が側面歪ゲージセット３７１の中心に来るのであれば、側面歪ゲージセット３７１は、右側ペダル１０３ａ側又はクランク軸１０７側であっても良い。
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によって構成されている。
そして、側面第１歪ゲージ３７１ａと側面第２歪ゲージ３７１ｂとは直交・重層して配置されている。
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。
同様に、側面第２歪ゲージ３７１ｂ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（検出方向については、図４（ａ）も参照のこと）。
なお、図８（ａ）では、側面歪ゲージセット３７１はクランク１０５のペダル１０３の取り付け側に設けたが、側面歪ゲージセット３７１はペダル１０３取り付け側とは反対側に設けても良い。
また、側面歪ゲージセット３７１は、クランク１０５の内部に設けても良い。具体的には、側面歪ゲージセット３７１は、クランク１０５を中空にしてその中空内面に接着されていても良い。また、側面歪ゲージセット３７１は、クランク１０５内部に埋め込まれていても良い。

図８（ａ）のように、側面歪ゲージセット３７１（側面部分１１９）には、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＢ、回転方向の力ＦθによるモーメントＭθＢ及びトルクＴθＢが作用する（図７も参照のこと）。

次に、回転方向の力ＦθによるモーメントＭθＢがキャンセルされることを説明する。
モーメントＭθＢによる歪の中心が、側面歪ゲージセット３７１の中心に来るように配置されていると、側面歪ゲージセット３７１は図８（ｂ）のように歪を生ずる（なお、図８（ｂ）は、強調及び単純化して表示している。）。
そうすると、図８（ｂ）のように、側面第１歪ゲージ３７１ａの下側部分は伸長され、側面第１歪ゲージ３７１ａの上側部分は圧縮される。
その結果、側面第１歪ゲージ３７１ａ内部で、伸長及び圧縮の両方が生じ側面第１歪ゲージ３７１ａの抵抗値は変化しない。つまり、測定モジュール歪検出回路３６５（側面増幅回路３７５Ｂ）からの出力は変化しない。
よって、回転方向の力ＦθによるモーメントＭθＢをキャンセルすることができる。
なお、側面第２歪ゲージ３７１ｂも、同様である。

次に、回転方向の力ＦθによるトルクＴθＢがキャンセルされることを説明する。
トルクＴθＢが加わると、側面歪ゲージセット３７１は図８（ｃ）のように歪を生ずる（なお、図８（ｃ）は、強調及び単純化して表示している。）。
そうすると、図８（ｃ）のように、側面第１歪ゲージ３７１ａは伸長され、側面第２歪ゲージ３７１ｂは圧縮される。
側面第１歪ゲージ３７１ａが伸長され、かつ、側面第２歪ゲージ３７１ｂが圧縮されている場合には、側面第１歪ゲージ３７１ａの抵抗値はＲ０＋ΔＲ０となり、かつ、側面第２歪ゲージ３７１ｂの抵抗値はＲ０−ΔＲ０となる。
その場合には、第１系統の側面第１接続点３７３Ｂ−１の電圧降下が大きくなるが、他方、第２系統の電圧降下も大きくなる。なお、ここでは、ΔＲ０がＲ０に比して十分に小さい場合を想定している。
その結果、測定モジュール歪検出回路３６５からは出力が検出されない。
よって、回転方向の力ＦθによるトルクＴθＢをキャンセルすることができる。
また、側面歪ゲージセット３７１の取り付け角が多少傾いていても、図８（ｃ）のような回転力ＦθによるトルクＴθＢによる歪の場合には、側面第１歪ゲージ３７１ａの変化と側面第２歪ゲージ３７１ｂの変化とは、互いに正負反対値に変化し、かつ、その変化量は同一となる。ここで、互いに正負反対値に変化とは、側面第１歪ゲージ３７１ａが正側に変化した場合には側面第２歪ゲージ３７１ｂは負側に変化し、逆に、側面第１歪ゲージ３７１ａが負側に変化した場合には側面第２歪ゲージ３７１ｂは正側に変化することをいう。
つまり、側面歪ゲージセット３７１の取り付けが傾いて配置されていても、回転方向の力ＦθによるトルクＴθＢをキャンセルすることができる。

以上より、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が処理した後の出力は、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＢのみの歪量を検出するために用いることができる。
したがって、側面歪ゲージセット３７１に生ずる歪みを検出すれば、法線方向の力Ｆｒ及びこの法線方向の力Ｆｒによる損失量を検出することができる。
つまり、側面ブリッジ回路３７３Ｂを介して側面歪ゲージセット３７１から出力される歪情報は、
損失量［Ｎ］＝ｍｇ（Ｙ−Ｙｚ）／（Ｙｕ−Ｙｚ）で計算される
（以下、この式を式（１）という。）。
ここで、Ｙが測定された歪量、クランク１０５が下死点でペダル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。
つまり、この式のＹに歪情報を代入することによって、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。
また、一回転を１２分割してサイクルコンピュータ表示部２０３に表示する発展的な実施形態の場合には、３０°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。

図９は、ケイデンスセンサ５０１の処理のフローチャートである。
図１０は、測定モジュール３０１及び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。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は測定モジュール３０１の処理を説明しており、図１０（ｃ）はサイクルコンピュータ２０１の処理を説明している。

図９を用いて、ケイデンスセンサ５０１の処理を説明する。
ステップＳＴ５１において、ケイデンスセンサ５０１のケイデンスセンサ制御部５５１は、リードスイッチ５０５の磁気の変化を検出する。
そして、ケイデンスセンサ制御部５５１は、リードスイッチ５０５を検出すると以下のステップＳＴ５３及びステップＳＴ５５の処理を開始する。
つまり、ケイデンスセンサ制御部５５１は、リードスイッチ５０５から出力を検出すると処理の割り込みを行い、ステップＳＴ５３以下の処理を開始する。以下、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ＳＴ５３において、ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンス値を算出する。
ケイデンスセンサ制御部５５１は、タイマ値情報のカウント数（Ｃ）と１度のカウント間隔（Ｔ）をかけあわせることによって、リードスイッチ５０５がＯＮになる時間（周期）［ｓ］を算出する。
そして、ケイデンスセンサ制御部５５１は、６０をこの時間（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、ケイデンスセンサ制御部５５１は、このケイデンス情報をケイデンスセンサ記憶部５５３のケイデンスセンサＲＡＭ５５５に記憶させる。

ステップＳＴ５５において、ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンスセンサタイマ５６１にカウンタ値のリセット命令を出力する。
これで、ケイデンスセンサ制御部５５１の制御のメインフローは終了する。そして、次にリードスイッチ５０５が磁気変化を検出すると割り込みを再び行い、ステップＳＴ５１から処理を再開する。

ステップＳＴ５７において、ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンスセンサ記憶部５５３に記憶されているケイデンス情報を、ケイデンスセンサ無線送信部５０７を用いて、サイクルコンピュータ２０１に送信する。
なお、ケイデンスセンサ制御部５５１を介さずに、ケイデンスセンサ無線送信部５０７のみによって送信を行っても良い。

ステップＳＴ５９において、ケイデンスセンサ制御部５５１は、前回ウエイトしてから一定時間（例えば、１秒間）経過するまでウエイトしている。つまり、ケイデンスセンサ制御部５５１は、一定時間（例えば、１秒間）間隔で、ステップＳＴ５７の処理を行うことになる。
なお、ウエイトの時間は必要に応じて異なる時間間隔に設定可能である。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を用いて、測定モジュール３０１等の処理を説明する。
ステップＳＴ１１において、測定モジュールＡ／Ｄ３６３は、測定モジュール歪検出回路３６５からの出力を、アナログ値からデジタル値にＡ／Ｄ変換する。つまり、モーメントＭθＢによって生ずる歪量をデジタル値として検出する。
なお、ユーザが出力している人力の法線方向の力ＦｒによってモーメントＭｒＢは生じている。

ステップＳＴ１３において、測定モジュールＡ／Ｄ３６３が検出（変換）した歪情報は、測定モジュール記憶部３５３の測定モジュールＲＡＭ３５５に記憶される。

ステップＳＴ１５において、処理は、１／Ｎ［ｓ］秒間ウエイトする。
ここで、Ｎの値は、一秒間に測定するデータポイントの数である。つまり、Ｎの値が大きいほど、歪データの数が多く、秒単位の分解能が高いことを意味する。
出来ればＮ値は大きいほどよいが、Ｎ値をあまり多くとると測定モジュールＲＡＭ３５５が大きな容量のものでなければならず、コストの増加になる。
したがって、N値をどの程度とするかは、コスト、必要とされる時間分解能及び測定モジュールＡ／Ｄ３６３がＡ／Ｄ変換するのに必要とされる時間等によって決定され得る。。
ステップＳＴ１５の処理が終了すると、ステップＳＴ１１の処理に再び戻る。
つまり、１秒間にＮ回のステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１５の処理を繰り返し行う。

また、測定モジュール制御部３５１は、図１０（ｂ）の処理をおこなう。
ステップＳＴ３１において、測定モジュール制御部３５１は、歪情報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ＳＴ３３での処理によって損失量を計算する前に、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ＳＴ３３において、測定モジュール制御部３５１は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に関わる説明において記述した式（１）に歪情報を入力し損失量を算出する。さらに、測定モジュール制御部３５１は、この損失量をＮ個算出しその平均を算出する。つまり、測定モジュール制御部３５１は、１秒間の損失量の平均（平均トルク情報）を算出する。

ステップＳＴ３５において、測定モジュール制御部３５１は、測定モジュール無線送信部３０９を介して、算出された平均損失量情報を送信する。
送信された平均損失量情報は、サイクルコンピュータ２０１のサイクルコンピュータ無線受信部２０９によって受信される。

ステップＳＴ３７において、測定モジュール制御部３５１は、前回ウエイトしてから一定時間（例えば、１秒）経過するまでウエイトしている。
つまり、ケイデンスセンサ制御部５５１は、一定時間（例えば、１秒間）間隔で、ステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３５の処理を行うことになる。
なお、１秒は一例であり必要に応じて可変である。

また、サイクルコンピュータ２０１のサイクルコンピュータ制御部２５１は、図１０（ｃ）の処理をおこなう。
ステップＳＴ７１において、サイクルコンピュータ制御部２５１は、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。
つまり、サイクルコンピュータ無線受信部２０９が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ＳＴ７５以下の処理を開始する。

ステップＳＴ７５において、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に平均損失量を表示させる。
サイクルコンピュータ表示部２０３は、平均損失量を数値として表示、又は、その他の視覚化・聴覚化・触覚化した方法によってユーザに平均損失量の情報を伝達する。

ステップＳＴ７７において、サイクルコンピュータ制御部２５１は、算出した平均損失量情報をサイクルコンピュータ記憶部２５３のサイクルコンピュータＲＡＭ２５５に記憶する。
その後、サイクルコンピュータ制御部２５１は、再びステップＳＴ７１の割り込みが行われるまで他の処理を行う。

以上のように、側面第１歪ゲージ３７１ａと側面第２歪ゲージ３７１ｂとを直交して配置し、かつ、側面ブリッジ回路３７３Ｂの対角位置に配置した構成とすることによって、取り付け角度に誤差があってもねじり方向歪による影響を除去することが可能となる。
つまり、このような構成としたことによって、法線方向の力Ｆｒによる内外方向の歪のみを検出することが可能となる。
その理由は、図８（ｃ）のところで説明している。
つまり、側面歪ゲージセット３７１の取り付け角が多少傾いていても、側面第１歪ゲージ３７１ａの変化と側面第２歪ゲージ３７１ｂの変化とは互いに正負反対値に変化し、かつ、その変化量は同一となり、その結果、測定モジュール歪検出回路３６５によってキャンセルされてしまうからである。

また、正確な位置に正確な方向を向いて側面歪ゲージセット３７１を配置することによって、回転方向の力ＦθによるモーメントＭθＢの影響を除去することが可能となる。
なお、ここで正確な位置とは、図８（ｂ）のようにモーメントＭθＢによる歪の中心が、側面歪ゲージセット３７１の中心に来るような位置をいう。正確な方向とは、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な方向をいう。
つまり、側面歪ゲージセット３７１を、正確な位置かつ正確な方向に配置することによって、内外方向の歪のみを検出することが可能となり、法線方向の力Ｆｒを算出することができる。
その理由は、図８（ｂ）のところで説明している。
つまり、側面第１歪ゲージ３７１ａ内部で、伸長及び圧縮の両方が生じ側面第１歪ゲージ３７１ａの抵抗値は変化しない。つまり、測定モジュール歪検出回路３６５からの出力は変化しないからである。

さらに、この第１の実施形態のような方法であると、側面歪ゲージセット３７１を含む測定モジュール３０１は、自転車製造の後に取り付けることが可能となる。
つまり、ユーザ等は側面歪ゲージセット３７１を適切な位置に接着し測定モジュール３０１を配置することによって、ユーザ等は平均損失量を測定する機能を後付で設けることが可能となる。

＜本発明の第２の実施形態＞
第１の実施形態では、側面歪ゲージセット３７１は、モーメントＭθＢによる歪の中心が、側面歪ゲージセット３７１の中心に来るような位置に配置していた。
しかし、現実に側面歪ゲージセット３７１を、正確にモーメントＭθＢによる歪の中心に配置することは困難である。なぜなら、クランク１０５の形状は単純な直方体とは限らず、様々な形状を有しているからである。
この位置のずれは、モーメントＭθＢを側面歪ゲージセット３７１が検出してしまい、法線方向の力Ｆｒによって生ずるモーメントＭｒＢによる歪のみを検出することができないことを意味する。
そこで、第２の実施形態では、側面歪ゲージセット３７１を正確にモーメントＭｒＡによる歪の中心に配置できない場合の解決方法についての実施形態を記載する。
また、側面歪ゲージセット３７１では法線方向の力Ｆｒによる平均損失量のみが検出可能であり、回転方向の力Ｆθによる平均トルクは算出できない。
平均トルクは、ユーザが出力している力のうち、自転車１の駆動力となる力である。そして、この力をできるだけ多くすることが、効率よく自転車１を駆動することに繋がる。
したがって、この平均トルクをユーザに提供することは重要である。
また、ユーザの力が無駄に消費されているのは、法線方向の力Ｆｒだけではなく、トルクＴθＡ及びトルクＴθＢを生ずる力も同様である。
したがって、トルクＴθＡ及びトルクＴθＢを生ずる力も同様に検出して、ユーザに提供することは重要である。

図１１は、第２の実施形態における、サイクルコンピュータ２０１、測定モジュール３０１、ケイデンスセンサ５０１のブロック図である。
図３と基本的な構成は同一であり、変わらない部分は説明を省略する。

図１１のように、測定モジュール歪検出回路３６５には、側面歪ゲージセット３７１の出力に加えて上下面歪ゲージセット３６９の出力が入力されている。
この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。

図１２は、第２の実施形態における、測定モジュール歪検出回路３６５、上下面歪ゲージセット３６９及び側面歪ゲージセット３７１の説明図である。
図１２のように、測定モジュール歪検出回路３６５は、側面歪ゲージセット３７１用の側面ブリッジ回路３７３Ｂ及び側面増幅回路３７５Ｂに加えて、上下面歪ゲージセット３６９用の上下面ブリッジ回路３７３Ａ及び上下面増幅回路３７５Ａを有している。
上下面ブリッジ回路３７３Ａの内部構成は第１の実施形態の側面ブリッジ回路３７３Ｂと基本的に同一である。また、上下面増幅回路３７５Ａの内部構成も第１の実施形態の側面増幅回路３７５Ｂと同一である。
もっとも、この第２の実施形態における、側面ブリッジ回路３７３Ｂは、スイッチＳＷを有している。

スイッチＳＷは、測定モジュール制御部３５１の命令によって、ＳＷ１−ＳＷ３の接合側又はＳＷ２−ＳＷ４の接合側に切り替えられる（図１１も参照のこと）。
このスイッチＳＷがＳＷ１−ＳＷ３の接合側に接続されている場合には、側面ブリッジ回路３７３Ｂは、上下面歪ゲージセット３６９及び第１の実施形態の側面歪ゲージセット３７１の場合と同一の回路構成となる。
具体的には、第１系統側は、電源Ｖｃｃから順に、側面第１歪ゲージ３７１ａ、側面第１接続点３７３Ｂ−１、抵抗Ｒの順に接続されている。第２系統側は、電源Ｖｃｃから順に、抵抗Ｒ、側面第２接続点３７３Ｂ−２、側面第２歪ゲージ３７１ｂの順に接続されている。
他方、このスイッチＳＷがＳＷ２−ＳＷ４の接合側に接続されている場合には、側面第１歪ゲージ３７１ａと側面第２歪ゲージ３７１ｂが直列に接続される回路構成となる。
具体的には、第１系統側は、電源Ｖｃｃから順に、側面第１歪ゲージ３７１ａ、側面第１接続点３７３Ｂ−１、側面第２歪ゲージ３７１ｂの順に接続されている。
第２系統側は、電源Ｖｃｃから順に、抵抗Ｒ、側面第２接続点３７３Ｂ−２、抵抗Ｒの順に接続されている。

図１３は、第２の実施形態における、クランク１０５に設けられる上下面歪ゲージセット３６９の配置の説明図、上下面歪ゲージセット３６９に加わる力等がキャンセルされる理由の説明図である。
図１３（ａ）のように、上下面部分１１７に上下面歪ゲージセット３６９が配置される。ここで、上下面部分１１７は、クランク１０５の上面又は下面の中央部分に配置される。
クランク１０５の形状が直方体でない場合には、上下面歪ゲージセット３６９はモーメントＭｒＡによる歪の中心部分に配置される。より具体的には、図１３（ｂ）のようにモーメントＭｒＡによる歪の中心が、上下面歪ゲージセット３６９の中心に来るように配置される。
上下面歪ゲージセット３６９は、図１３（ａ）で示す位置のより右側又は図１３（ａ）のより左側に位置していても良い。
つまり、モーメントＭｒＡによる歪の中心が上下面歪ゲージセット３６９の中心に来るのであれば、上下面歪ゲージセット３６９は、右側ペダル１０３ａ側又はクランク軸１０７側であっても良い。
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によって構成されている。
そして、上下面第１歪ゲージ３６９ａと上下面第２歪ゲージ３６９ｂとは直交・重層して配置されている。
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。
上下面第２歪ゲージ３６９ｂ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（検出方向については、図４（ａ）も参照のこと）。
なお、図１３（ａ）では、上下面歪ゲージセット３６９はクランク１０５の上面側に設けたが、上下面歪ゲージセット３６９はクランク１０５の下面側に設けても良い。
また、上下面歪ゲージセット３６９は、クランク１０５の内部に設けても良い。具体的には、上下面歪ゲージセット３６９は、クランク１０５を中空にしてその中空内面に接着されていても良い。また、上下面歪ゲージセット３６９は、クランク１０５内部に埋め込まれていても良い。

図１３（ａ）のように、上下面歪ゲージセット３６９（上下面部分１１７）には、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＡ、回転方向の力ＦθによるモーメントＭθＡ及びトルクＴθＡが作用する（図６も参照のこと）。

次に、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＡがキャンセルされることを説明する。
モーメントＭｒＡによる歪の中心が、上下面歪ゲージセット３６９の中心に来るように配置されていると、上下面歪ゲージセット３６９は図１３（ｂ）のように歪を生ずる（なお、図１３（ｂ）は、強調及び単純化して表示している。）。
そうすると、図１３（ｂ）のように、上下面第１歪ゲージ３６９ａの下側部分は伸長され、上下面第１歪ゲージ３６９ａの上側部分は圧縮される。
その結果、上下面第１歪ゲージ３６９ａ内部で、伸長及び圧縮の両方が生じ上下面第１歪ゲージ３６９ａの抵抗値は変化しない。つまり、測定モジュール歪検出回路３６５からの出力は変化しない（図４（ａ）の説明部分も参照のこと）。
よって、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＡをキャンセルすることができる。
なお、上下面第２歪ゲージ３６９ｂも、同様である。

次に、回転方向の力ＦθによるトルクＴθＡがキャンセルされることを説明する。
トルクＴθＡが加わると、上下面歪ゲージセット３６９は図１３（ｃ）のように歪を生ずる（なお、図１３（ｃ）は、強調及び単純化して表示している。）。
そうすると、図１３（ｃ）のように、上下面第１歪ゲージ３６９ａは伸長され、上下面第２歪ゲージ３６９ｂは圧縮される。
上下面第１歪ゲージ３６９ａが伸長され、かつ、上下面第２歪ゲージ３６９ｂが圧縮されている場合には、上下面第１歪ゲージ３６９ａの抵抗値はＲ０＋ΔＲ０となり、かつ、上下面第２歪ゲージ３６９ｂの抵抗値はＲ０−ΔＲ０となる。
その場合には、第１系統の上下面第１接続点３７３Ａ−１の電圧降下が大きくなるが、他方、第２系統の上下面第２接続点３７３Ａ−２電圧降下も大きくなる。なお、ここでは、ΔＲ０がＲ０に比して十分に小さい場合を想定している。
その結果、測定モジュール歪検出回路３６５からは出力が検出されない（図４（ａ）の説明部分も参照のこと）。
よって、回転方向の力ＦθによるトルクＴθＡをキャンセルすることができる。
また、上下面歪ゲージセット３６９の取り付け角が多少傾いていても、図１３（ｃ）のような回転力ＦθによるトルクＴθＡによる歪の場合には、上下面第１歪ゲージ３６９ａの変化と上下面第２歪ゲージ３６９ｂの変化とは、互いに正負反対値に変化し、かつ、その変化量は同一となる。
ここで、互いに正負反対値に変化とは、上下面第１歪ゲージ３６９ａが正側に変化した場合には上下面第２歪ゲージ３６９ｂは負側に変化し、逆に、上下面第１歪ゲージ３６９ａが負側に変化した場合には上下面第２歪ゲージ３６９ｂは正側に変化することをいう。
つまり、上下面歪ゲージセット３６９の取り付けが傾いて配置されていても、回転方向の力ＦθによるトルクＴθＡをキャンセルすることができる。

以上より、上下面歪ゲージセット３６９からの出力を処理した測定モジュール歪検出回路３６５の出力は、回転方向の力ＦθによるモーメントＭθＡによる歪みによるもののみとなる。
したがって、上下面歪ゲージセット３６９に生ずる歪みを検出すれば、回転方向の力Ｆθ及びこの回転方向の力Ｆθによるトルクを検出することができる。
その方法は、トルクＴｒは、
トルクＴｒ［Ｎｍ］＝ｍｇＬ（Ｘ−Ｘｚ）／（Ｘｃ−Ｘｚ）で計算される
（以下の、この式を式（３）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。
Ｘは、上下面ブリッジ回路３７３Ａを介して上下面歪ゲージセット３６９から出力される歪情報である。
つまり、この式のＸに歪情報を代入することによって、トルクを算出することが可能となる。
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。
これによって、ユーザが出力している人力を算出することが可能となる。
そして、サイクルコンピュータ２０１は、この算出したトルクに各種の処理をして、サイクルコンピュータ表示部２０３に表示する。
具体的には、平均パワーＰを算出してサイクルコンピュータ表示部２０３に表示する。

図１４は、第２の実施形態における、クランク１０５に設けられる側面歪ゲージセット３７１の配置の説明図、側面歪ゲージセット３７１に加わる力等がキャンセルされる理由の説明図である。
第１の実施形態と同様に、側面歪ゲージセット３７１は側面部分１１９に接着される。
また、回転方向の力ＦθによるモーメントＭθＢによる歪がキャンセルされることは、図８（ｂ）の場合と同様である。

回転方向の力ＦθによるトルクＴθＢの歪をキャンセルするのか、それとも、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＢの歪をキャンセルするのかは、スイッチＳＷがＳＷ１−Ｓ３Ｗ側に接続されているのか、ＳＷ２−ＳＷ４側に接続されているのかに依存する。
まず、図１４（ｃ−１）の場合、つまり、スイッチＳＷがＳＷ１−ＳＷ３側に接続されている場合には、図８（ｃ）の場合と同様に、キャンセルされるのは回転方向の力ＦθによるトルクＴθＢの歪である。
つまり、スイッチＳＷがＳＷ１−ＳＷ３側に接続されている場合には、測定モジュール歪検出回路３６５から出力されるのは、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＢの歪による出力のみである。
つまり、スイッチＳＷがＳＷ１−ＳＷ３側に接続することによって、法線方向の力Ｆｒのみを検出・算出することができる。

まず、スイッチＳＷがＳＷ２−ＳＷ４側に接続されている場合には、キャンセルされるのは法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＢの歪である。
つまり、スイッチＳＷがＳＷ２−ＳＷ４側に接続されている場合には、測定モジュール歪検出回路３６５から出力されるのは、法線方向の力ＦθによるトルクＴθＢの歪による出力のみである。
つまり、スイッチＳＷがＳＷ２−ＳＷ４側に接続することによって、法線方向の力Ｆθによるねじり方向歪を検出することができる。
ここで、スイッチＳＷがＳＷ２−ＳＷ４側にある場合に、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＢがキャンセルされる理由を説明する。
モーメントＭｒＢが作用すると、側面歪ゲージセット３７１は、図１４（ｃ−２）のように、左右方向に伸長される。
それによって、側面歪ゲージセット３７１の側面第１歪ゲージ３７１ａ及び側面第２歪ゲージ３７１ｂの抵抗値は同じだけ増加することになる。
そうすると、側面第１接続点３７３Ｂ−１の電源Ｖｃｃ側の側面第１歪ゲージ３７１ａの抵抗値が上昇した分と同じだけ、側面第１接続点３７３Ｂ−１の接地側の側面第２歪ゲージ３７１ｂの抵抗値も上昇する。
したがって、側面第１接続点３７３Ｂ−１の電圧の変化はなくなる。
よって、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＢがキャンセルされることになる。

図１５は、第２の実施形態における、測定モジュール３０１及び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。

図１０と異なる点は、ステップＳＴ１７を有している点のみである。
図１５のステップＳＴ１７において、スイッチＳＷは測定モジュール制御部３５１の命令によって、ＳＷ１−ＳＷ３側とＳＷ２−ＳＷ４側を必要に応じて入れ替えられる。

以上のような構成を有することから、測定モジュール３０１は、上下面歪ゲージセット３６９からの出力から回転方向の力による（平均）トルク、さらには（平均パワーＰ）、を算出することができる。
また、測定モジュール３０１は、スイッチＳＷをＳＷ１−ＳＷ３側にした場合に、側面歪ゲージセット３７１からの出力から回転方向の力Ｆθによるねじり力による損失量を算出することができる。
さらに、測定モジュール３０１は、スイッチＳＷをＳＷ２−ＳＷ４側にした場合に、側面歪ゲージセット３７１からの出力から法線方向の力Ｆｒによる損失量を算出することができる。

しかし、前述したように、上下面歪ゲージセット３６９を正確に、モーメントＭｒＡの歪の中心に配置することは困難である。同様に側面歪ゲージセット３７１も正確にモーメントＭθＢの歪の中心に配置することは困難である。
したがって、上下面歪ゲージセット３６９には、法線方向の力ＦｒのモーメントＭｒＡの影響が生ずる。同様に、側面歪ゲージセット３７１には、回転方向の力ＦθのモーメントＭθＡの影響が生ずる。
そこで、第２の実施形態では、以下の方法によって、その影響を除去している。
なお、前述したが、回転方向の力ＦθによるトルクＴθＡ及びトルクＴθＢは取り付け位置が正確でなくても、取り付け方向が正確でなくてもキャンセルすることができる。

まず、上下面歪ゲージセット３６９に生ずる取り付け位置のずれ（モーメントＭｒＡの歪の中心からのずれ）は、上下面歪ゲージセット３６９に以下のような影響を与える。
上下面歪ゲージセット３６９の歪値 Ｘ＝ｒ＋ｋｎ （以下、この式を式（４）という。）
また、側面歪ゲージセット３７１にも、取り付け位置のずれ（モーメントＭθＢの歪の中心からのずれ）は、側面歪ゲージセット３７１に以下のような影響を与える。
側面歪ゲージセット３７１の歪値 Ｙ＝ｎ＋ｌｒ （以下、この式を式（５）という）
ここで、ｒは回転方向歪であり、ｎは法線方向歪であり、ｋは法線方向歪が回転方向歪に影響を与える影響係数であり、ｌは回転方向歪が法線方向歪に影響を与える影響係数である。
この式（４）及び式（５）から、法線方向歪ｎの影響を除去すると以下のような式が導き出せる。
ｒ＝（Ｘ−ｋＹ）／（１−ｋｌ）＝Ａ（Ｘ−ｋＹ） （以下、この式を式（６）という）
ここで、Ａは１／（１−ｋｌ）であり比例定数である。

以上から、トルクＴｒは式（３）を修正して以下のように求めることができる。
トルクＴｒ［Ｎｍ］＝ｍｇＬ（Ｘｈ−Ｘｚ）／（Ｘｃ−Ｘｚ）で計算される （以下、この式を式（７）という。）。
ここで、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からはペダル１０３までの距離がＬである。ｇは重力加速度である。
ここで、補正回転出力Ｘｈは、以下のように求めることができる。
補正回転出力Ｘｈ＝Ｘ−ｐ（Ｙ−Ｙｚ） （以下、この式を式（８）という。）
さらに、ここで、ｐ値は以下のような式で求めることができる。
（Ｘｕ−Ｘｚ）＝ｐ（Ｙｕ−Ｙｚ） （以下、この式を式（９）という。）
クランク１０５が下死点における、ＸをＸｕとし、ＹをＹｕとしている。

つまり、下死点においてｍ［ｋｇ］を加え、Ｘｕ、Ｙｕを現実に測定して記憶し、水平位置におけるＸｚ及びＹｚを現実に測定して記憶する。そして、その値を式（９）に代入することによって、ｐ値を算出する。
さらに、上下面歪ゲージセット３６９からの歪値Ｘ及び側面歪ゲージセット３７１からの歪値Ｙを式（８）に代入することによって、補正回転出力Ｘｈを算出する。なお。ここでのＹｚは既に測定済みである。
さらに、Ｘｈを式（７）に代入する事によって、トルクＴｒを算出可能である。なお、Ｘｚ及びＸｃも測定済みである。
以上によって、トルクＴｒを算出することが可能であるから、これを、用いて、平均パワーＰを算出して、その後式（２）を用いることによって、平均パワーＰを算出することができる（図１０の説明部分を参照されたい）。

同様にして、損失量も算出することができる。
具体的には、式（４）及び式（５）は同様であるから、式（４）及び式（５）から、回転方向の力Ｆｒの影響を除去すると以下のような式が導き出せる。
ｎ＝（Ｙ−ｌＸ）／（１−ｋｌ）＝Ａ（Ｙ−ｌＸ） （以下、この式を式（１０）という）
ここで、Ａは１／（１−ｋｌ）であり比例定数である。

以上から、損失量は式（３）を修正して以下のように求めることができる。
損失量は、
損失量＝ｍｇ（Ｙｈ−Ｙｚ）／（Ｙｕ−Ｙｚ）で計算される
（以下、この式を式（１１）という。）。
ここで、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。ｇは重力加速度である。
ここで、補正損失出力Ｙｈは、以下のように求めることができる。
補正損失出力Ｙｈ＝Ｙ−ｑ（Ｘ−Ｘｚ） （以下、この式を式（１２）という。）
さらに、ここで、ｑ値は以下のような式で求めることができる。
（Ｙｕ−Ｙｚ）＝ｑ（Ｘｕ−Ｘｚ） （以下、この式を式（１３）という。）
クランク１０５が下死点における、ＸをＸｕとしている。

つまり、下死点においてｍ［ｋｇ］を加えＸｕ、Ｙｕを現実に測定して記憶し、水平位置におけるＸｚ及びＹｚを現実に測定して記憶する。そして、その値を式（１３）に代入することによって、ｑ値を算出する。
さらに、上下面歪ゲージセット３６９からの歪値のＸ及び側面歪ゲージセット３７１からの歪値のＹを式（１２）に代入することによって、補正損失出力Ｙｈを算出する。なお。ここでのＸｚは既に測定済みである。
さらに、Ｙｈを式（１１）に代入する事によって、損失量を算出可能である。なお、Ｘｚも測定済みである。

以上のように構成したことから、側面第１歪ゲージ３７１ａと側面第２歪ゲージ３７１ｂとを直交して配置し、かつ、側面ブリッジ回路３７３Ｂの対角位置に配置した構成とすることによって、取り付け角度に誤差があってもねじり方向歪による影響を除去することが可能となる。
つまり、このような構成としたことによって、法線方向の力の損失量のみを検出することが可能となる。
その理由は、図８（ｃ）のところで説明している。
つまり、上下面歪ゲージセット３６９の取り付け角が多少傾いていても、側面第１歪ゲージ３７１ａの変化と側面第２歪ゲージ３７１ｂの変化とは互いに正負反対値に変化し、かつ、その変化量は同一となり、その結果、測定モジュール歪検出回路３６５によってキャンセルされてしまうからである。

また、スイッチＳＷを設けることによって、損失量のうち法線方向の力Ｆｒによる損失量と、回転方向の力ＦθによるトルクＴθＡ及びトルクＴθＢによる損失量とを別に求めることが可能となる。
さらに、上下面歪ゲージセット３６９を設けることによって、平均トルクを算出することが可能となる。

さらに、以上のような計算式を用いることによって、上下面歪ゲージセット３６９及び側面歪ゲージセット３７１の接着位置がずれても、正確に、平均損失量及び平均トルクを算出することが可能となる。

さらに、この第２の実施形態のような方法であると、上下面歪ゲージセット３６９及び側面歪ゲージセット３７１を含む測定モジュール３０１は、自転車１製造の後に取り付けることが可能となる。
つまり、ユーザ等は上下面歪ゲージセット３６９及び側面歪ゲージセット３７１を適切な位置に接着し、測定モジュール３０１を配置することによって、ユーザ等は平均パワーＰ及び平均損失量を測定する機能を、自転車１の一部を変更することなく後付で設けることが可能となる。

加えて、以上のような構成を有することから、クランク１０５に加わっている回転方向の力Ｆθ、法線方向の力Ｆｒ及びねじれの力を算出でき、これを３次元的に表現することも可能となる。

＜第３の実施形態＞
上記の各実施形態では、右側クランク１０５ａに歪センサ３６６を設けていたが、左側クランク１０５ｂにも設けることが可能である。
これによって、ユーザは、左右のペダリングバランスを知ることが可能となる。

＜第４の実施形態＞
クランク１０５の製造過程において歪センサ３６６を、クランク１０５の内部に埋め込んでも良い。
また、クランク１０５が中空構造の場合には、歪センサ３６６を中空の内面に接着しても良い。
これらの方法によると、クランク１０５の外観を害せずに歪センサ３６６を配置することができる。また、外部に露出しないことから、
歪センサ３６６の耐久性を向上させることが可能となる。

＜第５の実施形態＞
上下面歪ゲージセット３６９及び側面歪ゲージセット３７１を積層している直交型ではなく、非積層の矢羽型を用いることも可能である。
矢羽型とすると、積層構造でないことからより安価に構成することが可能となる。

＜第６の実施形態＞
スイッチＳＷは、半導体で形成することも可能である。
この場合には、高速でスイッチＳＷを切り替えることが可能となり、より高い分解能で法線方向の力（法線方向の力による歪）及びねじれの力を検出可能となる。

本発明の実施形態における自転車１に加わっている力の測定装置は、自転車１のクランク１０５の側面側に接合可能な側面歪ゲージセット３７１と、側面歪ゲージセット３７１からの出力が入力される側面ブリッジ回路３７３Ｂと、を有し、側面歪ゲージセット３７１及び側面ブリッジ回路３７３Ｂは、クランク１０５に加わっているねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、内外方向歪を検出可能である。
このような構成を有することから、側面歪ゲージセット３７１を、正確な位置かつ正確な方向に配置することによって、法線方向の力Ｆｒによる損失量のみを検出することが可能となる。

本発明の実施形態における自転車１に加わっている力の測定方法は、自転車１のクランク１０５の側面側に接合可能な側面歪ゲージセット３７１、及び、側面歪ゲージセット３７１からの出力が入力される側面ブリッジ回路３７３Ｂは、クランク１０５に加わっているねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、内外方向歪を検出可能である。
このような方法を用いることによって、側面歪ゲージセット３７１を、正確な位置かつ正確な方向に配置することによって、法線方向の力Ｆｒによる損失量のみを検出することが可能となる。

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。
また、本発明における接合とは、接着等による一体化をいう。つまり、本発明における接合とは、一体化することができるものであればどの様なものであっても良い。

内外方向歪とは、例えば、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＡによって生ずる歪、及び、法線方向の力ＦｒによるモーメントＭｒＢによって生ずる歪である。つまり、内外方向歪は、クランク１０５に生ずる内外方向への歪である。
回転方向歪とは、例えば、回転方向の力ＦθによるモーメントＭθＡによって生ずる歪、及び、回転方向の力ＦθによるモーメントＭθＢによって生ずる歪である。つまり、回転方向歪は、クランク１０５に生ずる回転方向への歪である。
ねじり方向歪とは、例えば、回転方向の力ＦθによるトルクＴθＡによって生ずる歪、及び、回転方向の力ＦθによるトルクＴθＢによって生ずる歪である。つまり、ねじり方向歪は、クランク１０５に生ずるねじり方向への歪である。
歪ゲージセットとは、上下面歪ゲージセット３６９及び／又は側面歪ゲージセット３７１をいう。
第１歪ゲージとは、上下面第１歪ゲージ３６９ａ及び／又は側面第１歪ゲージ３７１ａをいう。
第２歪ゲージとは、上下面第２歪ゲージ３６９ｂ及び／又は側面第１歪ゲージ３７１ｂをいう。

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…べダルクランク軸、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、３５１…測定モジュール制御部、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、３７３Ａ…上下面ブリッジ回路、３７３Ａ−１…上下面第１接続点、３７３Ａ−２…上下面第２接続点、３７３Ｂ…側面ブリッジ回路、３７３Ｂ−１…側面第１接続点、３７３Ｂ−２…側面第２接続点、３７５Ａ…上下面増幅回路、３７５Ｂ…側面増幅回路、３７７Ａ…上下面基準電圧回路、３７７Ｂ…側面基準電圧回路、
５０１…ケイデンスセンサ、５０３…磁石、５０５…リードスイッチ、５０７…ケイデンスセンサ無線送信部、５５１…ケイデンスセンサ制御部、５５３…ケイデンスセンサ記憶部、５６１…ケイデンスセンサタイマ、ＳＷ…スイッチ

【０００１】
技術分野
［０００１］
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に関する。
背景技術
［０００２］
特許文献１には、クランク内部に圧電センサを埋め込み、クランクの歪みにより発生する電圧によってトルクを測定する技術が開示されている。
特許文献２には、クランク軸の歪みを測定し、クランクにかかるトルクを検知する技術が開示されている。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
特許文献１：特開２００９−００６９９１号
特許文献２：特開平１０−３５５６７号
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
特許文献１の方法では、回転方向の力による損失量のみならずトルク等をも検出してしまい。どの程度の力が、損失量となっているのかを正確に知ることができないという問題があった。
特許文献２の方法では、ボトムブラケット部分に設置する必要があるのでボトムブラケットとにはフレーム加工及びクランク軸にはナーリング加工が必要になってしまうという問題があった。
［０００５］
本発明の目的は、簡便な方法で損失量を検出可能な測定装置を提供することである。
課題を解決するための手段
［０００６］
本発明の人力機械に加わっている力の測定装置は、人力機械のクランクの側面側に接合可能な側面歪ゲージセットと、前記側面歪ゲージセットからの出力が入力される側面ブリッジ回路と、を有し、前記側面歪ゲージセット及び前記側面ブリッジ回路は、前記クランクに加わっているねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、内外方向歪を検出可能であり、前記側面歪ゲージセットは、側面第１歪ゲージと側面第２歪ゲージを有し、前記側面第１歪ゲージの検出方向と、前記側面第２歪ゲージの検出方向は直交に形成されており、前記側面歪ゲージセットは、前記側面第１歪ゲージの検出方向と前記側面第２歪ゲージの検出方向との中間方向が前記

【０００２】
クランクの長手方向になるように、前記クランクに接合され、前記側面第１歪ゲージと前記側面第２歪ゲージは前記側面ブリッジ回路の対角位置にそれぞれ接続され、もう一方の対角位置には、抵抗値が変化しない抵抗がそれぞれ接続される。
［０００７］
本発明の人力機械に加わっている力の測定方法は、人力機械のクランクの側面側に接合可能な側面歪ゲージセット、及び、前記側面歪ゲージセットからの出力が入力される側面ブリッジ回路は、前記クランクに加わっているねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、内外方向歪を検出可能であり、前記側面歪ゲージセットは、側面第１歪ゲージと側面第２歪ゲージを有し、前記側面第１歪ゲージの検出方向と、前記側面第２歪ゲージの検出方向は直交に形成されており、前記側面歪ゲージセットは、前記側面第１歪ゲージの検出方向と前記側面第２歪ゲージの検出方向との中間方向が前記クランクの長手方向になるように、前記クランクに接合され、前記側面第１歪ゲージと前記側面第２歪ゲージは前記側面ブリッジ回路の対角位置にそれぞれ接続され、もう一方の対角位置には、抵抗値が変化しない抵抗がそれぞれ接続される。
図面の簡単な説明
［０００８］
［図１］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。
［図２］サイクルコンピュータ、測定モジュー及びケイデンスセンサの位置関係等の説明図である。
［図３］サイクルコンピュータ、測定モジュール及びケイデンスセンサのブロック図である。
［図４］側面歪ゲージセット及び測定モジュール歪検出回路の説明図である。
［図５］右側クランクに加わる力の説明図である。
［図６］上下面部分に加わる力等の説明図である。
［図７］側面部分に加わる力等の説明図である。
［図８］クランクに設けられる側面歪ゲージセットの配置の説明図、側面歪ゲージセットに加わる力等がキャンセルされる理由の説明図である。
［図９］ケイデンスセンサの処理のフローチャートである。
［図１０］測定モジュール及びサイクルコンピュータの処理のフローチャートである。
［図１１］第２の実施形態における、サイクルコンピュータ、測定モジュール、ケイデンスセンサのブロック図である。
［図１２］第２の実施形態における、測定モジュール歪検出回路、上下面歪ゲージセット及び側面歪ゲージセットの説明図である。

本発明の人力機械に加わっている力の測定装置は、人力機械のクランクの側面側に接合可能な側面歪ゲージセットと、前記側面歪ゲージセットからの出力が入力される側面ブリッジ回路と、を有し、前記側面歪ゲージセット及び前記側面ブリッジ回路は、前記クランクに加わっているねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、内外方向歪を検出可能であり、前記側面歪ゲージセットは、側面第１歪ゲージと側面第２歪ゲージを有し、前記側面第１歪ゲージの検出方向と、前記側面第２歪ゲージの検出方向は直交に形成されており、前記側面歪ゲージセットは、前記側面第１歪ゲージの検出方向と前記側面第２歪ゲージの検出方向との中間方向が前記クランクの長手方向になるように、前記クランクに接合され、前記側面第１歪ゲージと前記側面第２歪ゲージは前記側面ブリッジ回路の対角位置にそれぞれ接続され、もう一方の対角位置には、抵抗値が変化しない抵抗がそれぞれ接続される。

本発明の人力機械に加わっている力の測定方法は、人力機械のクランクの側面側に接合可能な側面歪ゲージセット、及び、前記側面歪ゲージセットからの出力が入力される側面ブリッジ回路は、前記クランクに加わっているねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、内外方向歪を検出可能であり、前記側面歪ゲージセットは、側面第１歪ゲージと側面第２歪ゲージを有し、前記側面第１歪ゲージの検出方向と、前記側面第２歪ゲージの検出方向は直交に形成されており、前記側面歪ゲージセットは、前記側面第１歪ゲージの検出方向と前記側面第２歪ゲージの検出方向との中間方向が前記クランクの長手方向になるように、前記クランクに接合され、前記側面第１歪ゲージと前記側面第２歪ゲージは前記側面ブリッジ回路の対角位置にそれぞれ接続され、もう一方の対角位置には、抵抗値が変化しない抵抗がそれぞれ接続される。

Claims (10)

1. 人力機械のクランクの側面側に接合可能な側面歪ゲージセットと、
   前記側面歪ゲージセットからの出力が入力される側面ブリッジ回路と、を有し、
   前記側面歪ゲージセット及び前記側面ブリッジ回路は、前記クランクに加わっているねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、内外方向歪を検出可能な
   人力機械に加わっている力の測定装置。
2. 前記側面歪ゲージセットは、側面第１歪ゲージと側面第２歪ゲージを有し、
   前記側面第１歪ゲージの検出方向と、前記側面第２歪ゲージの検出方向は直交に形成されており、
   前記側面歪ゲージセットは、前記側面第１歪ゲージの検出方向と前記側面第２歪ゲージの検出方向との中間方向が前記クランクの長手方向になるように、前記クランクに接合され、
   前記側面第１歪ゲージと前記側面第２歪ゲージは前記側面ブリッジ回路の対角位置にそれぞれ接続される
   請求項１に記載の測定装置。
3. 前記側面ブリッジ回路は、前記側面第１歪ゲージと前記側面第２歪ゲージとを、対角位置と直列位置に変更するスイッチを有し、
   前記スイッチを切り替え、前記側面第１歪ゲージと前記側面第２歪ゲージとを対角位置とすることによって、ねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして内外方向歪を検出し、
   前記スイッチを切り替え、前記側面第１歪ゲージと前記側面第２歪ゲージとを直列位置とすることによって、内外方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルしてねじり方向歪を検出する
   請求項２に記載の測定装置。
4. 人力機械のクランクの上面側又は下面側に接合可能な上下面歪ゲージセットと、
   前記歪ゲージからの出力が入力される第２のブリッジ回路と、
   前記側面歪ゲージセット及び前記第２のブリッジ回路は、前記クランクに加わっているねじり方向歪及び内外方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、回転方向歪を検出可能な
   請求項３に記載の測定装置。
5. 前記上下面歪ゲージセットは、上下面第１歪ゲージと上下面第２歪ゲージを有し、
   前記上下面第１歪ゲージの検出方向と、前記上下面第２歪ゲージの検出方向は直交に形成されており、
   前記上下面歪ゲージセットは、前記上下面第１歪ゲージの検出方向と前記上下面第２歪ゲージの検出方向との中間方向が前記クランクの長手方向になるように、前記クランクに接合され、
   前記上下面第１歪ゲージと前記上下面第２歪ゲージは前記第２のブリッジ回路の対角位置にそれぞれ接続される
   請求項４に記載の測定装置。
6. 前記側面ブリッジ回路からの出力によって、前記上下面歪ゲージセットに含まれる内外方向歪の影響を除去する
   請求項４又は５に記載の測定装置。
7. 検出されたねじり方向歪からねじれ損失及び内外方向歪から法線方向の損失を算出する
   請求項３〜６のいずれか１項に記載の測定装置。
8. 検出された回転方向歪から回転方向の力を算出し、
   前記ねじれ損失及び法線方向の損失並びに回転方向の力を合成したベクトル表示を行う
   請求項７に記載の測定装置。
9. 前記側面歪ゲージセット及び前記上下面歪ゲージセットの少なくとも１つは、前記クランクの内部に形成されている
   請求項３〜８のいずれか１項に記載の測定装置。
10. 人力機械のクランクの側面側に接合可能な側面歪ゲージセット、及び、前記側面歪ゲージセットからの出力が入力される側面ブリッジ回路は、前記クランクに加わっているねじり方向歪及び回転方向歪の少なくとも一部をキャンセルして、内外方向歪を検出可能な
    人力機械に加わっている力の測定方法。

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