JPWO2014109055A1 - 測定装置 - Google Patents

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Abstract

簡便な方法で推進力や損失力を測定することができる測定装置を提供する。クランク（１０５）の長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられた第１ひずみゲージ（３６９ａ）および第２ひずみゲージ（３６９ｂ）が接続され、クランクに生じている曲げ変形ｘを検出するブリッジ回路である第１検出回路（３７３ａ）と、クランク（１０５）の長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられた第３ひずみゲージ（３６９ｃ）およびクランク（１０５）の長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられた第４ひずみゲージ（３６９ｄ）が接続され、クランク（１０５）に生じている曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出するブリッジ回路である第２検出回路（３７３ｂ）と、を有している。

Description

本発明は、クランクを備えた人力機械に加わっている力を測定する測定装置に関する。
従来、自転車に装着され、自転車の走行に関する情報や運転者の運動に関する情報等を算出し表示する装置がある。この種の装置は、自転車に設けられたセンサからデータを受信することによって、所定の情報を算出し表示する。表示する情報としては、運転者がペダルに加える力（トルク等）が挙げられる。そして、この種の力の測定方法としては、例えば、特許文献１には、クランク軸のひずみを測定し、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。
また、特許文献２には、クランク内部に圧電センサを埋め込み、クランクのひず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。
また、特許文献１は、定置式自転車型健康機（自転車エルゴメータ、フィットネスバイクとも称される）においても適用できることが記載されている。
このように、クランクを備えた人力機械において、クランクにかかるひずみを検出することにより、トルクを測定して、運動量等を算出することが既に知られている。
特開平１０−３５５６７号公報 特開２００９−６９９１号公報
特許文献１に記載された自転車用メータでは、ボトムブラケット部分にセンサを設置する必要があるので、ボトムブラケットにフレーム加工が必要となり、さらにクランク軸に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。
また、特許文献２に記載された計器を備えた自転車部品では、回転方向の力によるトルクのみならず損失力をも検出してしまい、どの程度の力が回転力、即ち推進力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。
そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、簡便な方法で推進力や損失力を測定することができる測定装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行な前記クランクの面である側面に設けられた第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージ及び第４ひずみゲージと、前記第１ひずみゲージおよび前記第２ひずみゲージが接続され、前記クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、前記第３ひずみゲージおよび前記第４ひずみゲージが接続され、前記クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、前記クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有し、前記第１ひずみゲージ乃至前記第３ひずみゲージが、前記クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられ、前記第４ひずみゲージが、前記クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている、ことを特徴とする測定装置である。
請求項７に記載された発明は、人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行な前記クランクの面である側面に設けられた第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージ、第４ひずみゲージ、第５ひずみゲージ、第６ひずみゲージ、第７ひずみゲージ、第８ひずみゲージと、前記第１ひずみゲージ、前記第２ひずみゲージ、前記第５ひずみゲージおよび前記第６ひずみゲージが接続され、前記クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、前記第３ひずみゲージ、前記第４ひずみゲージ、前記第７ひずみゲージおよび前記第８ひずみゲージが接続され、前記クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、前記クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有し、前記第１ひずみゲージ、前記第２ひずみゲージ、前記第３ひずみゲージおよび前記第８ひずみゲージが、前記クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられ、前記第４ひずみゲージ、前記第５ひずみゲージ、前記第６ひずみゲージ、前記第７ひずみゲージが、前記クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている、ことを特徴とする測定装置である。
請求項９に記載された発明は、人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行な前記クランクの面である側面に、前記クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられている第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージと、前記クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている第４ひずみゲージと、前記第１ひずみゲージおよび前記第２ひずみゲージが接続され、前記クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、前記第３ひずみゲージおよび前記第４ひずみゲージが接続され、前記クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、前記クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有した測定装置により前記人力機械の推進力と損失力を測定する測定方法であって、前記第１検出回路に前記回転方向ひずみを検出させる回転方向ひずみ検出工程と、前記回転方向ひずみ検出工程で検出した前記回転方向ひずみに基づいて前記推進力を測定する推進力測定工程と、前記第２検出回路に前記内外方向ひずみまたは前記引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出させる内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程と、前記内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程で検出した前記内外方向ひずみまたは前記引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方に基づいて前記損失力を測定する損失力測定工程と、含むことを特徴とする測定方法である。
請求項１０に記載された発明は、人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行な前記クランクの面である側面に、前記クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられている第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージおよび第８ひずみゲージと、前記クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている第４ひずみゲージ、第５ひずみゲージ、第６ひずみゲージ、第７ひずみゲージと、前記第１ひずみゲージ、前記第２ひずみゲージ、前記第５ひずみゲージおよび前記第６ひずみゲージが接続され、前記クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、前記第３ひずみゲージ、前記第４ひずみゲージ、前記第７ひずみゲージおよび前記第８ひずみゲージが接続され、前記クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、前記クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有した測定装置により前記人力機械の推進力と損失力を測定する測定方法であって、前記第１検出回路に前記回転方向ひずみを検出させる回転方向ひずみ検出工程と、前記回転方向ひずみ検出工程で検出した前記回転方向ひずみに基づいて前記推進力を測定する推進力測定工程と、前記第２検出回路に前記内外方向ひずみまたは前記引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出させる内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程と、前記内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程で検出した前記内外方向ひずみまたは前記引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方に基づいて前記損失力を測定する損失力測定工程と、含むことを特徴とする測定方法である。
本発明の第１の実施例にかかる自転車の全体構成を示す説明図である。 図１に示された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位置関係を示した説明図である。 図１に示された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構成図である。 図３に示されたひずみゲージのクランクへの配置の説明図である。 図３に示された測定モジュールひずみ検出回路の回路図である。 右側クランクに加わる力と変形の説明図である。 図３に示されたケイデンスセンサの処理のフローチャートである。 図３に示された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２の実施例にかか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構成図である。 図９に示されたひずみゲージのクランクへの配置の説明図である。 図９に示された測定モジュールひずみ検出回路の回路図である。 本発明の第３の実施例にかか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構成図である。 図１２に示されたひずみゲージのクランクへの配置の説明図である。 図１２に示された測定モジュールひずみ検出回路の回路図である。 本発明の第４の実施例にかか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構成図である。 図１５に示されたひずみゲージのクランクへの配置の説明図である。 図１５に示された測定モジュールひずみ検出回路の回路図である。 本発明の第５の実施例にかか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構成図である。 図１８に示されたひずみゲージのクランクへの配置の説明図である。 図１８に示された測定モジュールひずみ検出回路の回路図である。 第１ひずみゲージと第２ひずみゲージが曲げ変形ｘにより変形する場合の説明図である。 本発明の第６の実施例にかか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構成図である。 図２２に示されたひずみゲージのクランクへの配置の説明図である。 図２２に示された測定モジュールひずみ検出回路の回路図である。 図２２に示された測定モジュールひずみ検出回路の他の実施例の回路図である。 本発明の第７の実施例にかか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構成図である。 図２６に示されたひずみゲージのクランクへの配置の説明図である。 図２６に示された測定モジュールひずみ検出回路の回路図である。 本発明の第８の実施例にかか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構成図である。 図２９に示されたひずみゲージのクランクへの配置の説明図である。 図２９に示された測定モジュールひずみ検出回路の回路図である。
以下、本発明の一実施形態にかかる測定装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる測定装置は、人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行なクランクの面である側面に設けられた第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージ及び第４ひずみゲージと、第１ひずみゲージおよび第２ひずみゲージが接続され、クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、第３ひずみゲージおよび第４ひずみゲージが接続され、クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有している。そして、第１ひずみゲージ乃至第３ひずみゲージが、クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられ、第４ひずみゲージが、クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている。このようにすることにより、第１検出回路で検出された回転方向ひずみと、第２検出回路で検出された内外方向ひずみまたは引張方向ひずみからクランクに加わっている推進力や損失力を測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力や損失力を測定することができる。また、第１乃至第４ひずみゲージがクランクの側面のみに設けられているので、１つの面のみで推進力や損失力を測定することができ、また、側面のうち内面側に設けることで、運転者等の足と干渉することがない。
また、第１検出回路の出力および第２検出回路の出力に基づいて、それぞれの検出回路が検出するひずみ以外に混入しているひずみ成分を補正する補正手段を有してもよい。このようにすることにより、第１検出回路や第２検出回路の出力に含まれる検出対象以外のひずみの影響を排除することができる。
また、第１ひずみゲージおよび第２ひずみゲージが、クランク側面の長手方向の中心軸に対して対称になるように設けられていてもよい。このようにすることにより、回転方向ひずみを精度良く検出することができる。
また、第３ひずみゲージと第４ひずみゲージが、互いに重ねられていてもよい。このようにすることにより、クランクに設けるひずみゲージのサイズを小さくすることができる。
また、第１検出回路および第２検出回路がブリッジ回路で構成され、第１ひずみゲージおよび第２ひずみゲージが、第１検出回路を構成するブリッジ回路において電源に対して直列に接続され、第３ひずみゲージおよび第４ひずみゲージが、第２検出回路を構成するブリッジ回路において電源に対して直列に接続され、さらに、第１検出回路を構成するブリッジ回路および第２検出回路を構成するブリッジ回路の第１乃至第４ひずみゲージ以外の抵抗素子が、固定抵抗で構成されていてもよい。このようにすることにより、ブリッジ回路により、回転方向ひずみや内外方向ひずみまたは引張方向ひずみを検出することができ、簡便な回路構成で推進力や損失力を測定することができる。
また、固定抵抗が、第１検出回路と第２検出回路とで共有していてもよい。このようにすることにより、第１検出回路と第２検出回路とを事実上１つの回路とすることができ、回路をさらに簡便にすることができる。
また、他の実施形態にかかる測定装置は、人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行なクランクの面である側面に設けられた第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージ、第４ひずみゲージ、第５ひずみゲージ、第６ひずみゲージ、第７ひずみゲージ、第８ひずみゲージと、前記第１ひずみゲージ、前記第２ひずみゲージ、前記第５ひずみゲージおよび前記第６ひずみゲージが接続され、前記クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、第３ひずみゲージ、第４ひずみゲージ、第７ひずみゲージおよび第８ひずみゲージが接続され、クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有している。そして、第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージおよび第８ひずみゲージが、クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられ、第４ひずみゲージ、第５ひずみゲージ、第６ひずみゲージ、第７ひずみゲージが、クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている。このようにすることにより、第１検出回路で検出された回転方向ひずみと、第２検出回路で検出された内外方向ひずみまたは引張方向ひずみからクランクに加わっている推進力や損失力を測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力や損失力を測定することができる。また、第１乃至第８ひずみゲージがクランクの側面のみに設けられているので、１つの面のみで推進力や損失力を測定することができ、また、側面のうち内面に設けることで、運転者等の足と干渉することがない。さらに、第１の検出回路には第１ひずみゲージ乃至前記第４ひずみゲージが接続されて、回転方向ひずみを検出するので、検出される回転方向ひずみの電圧値が大きくなり、ノイズの影響を少なくすることができる。
また、第１ひずみゲージおよび第６ひずみゲージ、第２ひずみゲージおよび第５ひずみゲージが、第１検出回路を構成するブリッジ回路においてそれぞれ対角の位置に接続され、第３ひずみゲージおよび第８ひずみゲージ、第４ひずみゲージおよび第７ひずみゲージとが、第２検出回路を構成するブリッジ回路においてそれぞれ対角の位置に接続されていてもよい。このようにすることにより、ブリッジ回路により、回転方向ひずみや内外方向ひずみまたは引張方向ひずみを検出することができ、簡便な回路構成で推進力や損失力を測定することができる。
また、本発明の一実施形態にかかる測定方法は、人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行なクランクの面である側面に、クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられている第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージと、クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている第４ひずみゲージと、第１ひずみゲージおよび第２ひずみゲージが接続され、クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、第３ひずみゲージおよび第４ひずみゲージが接続され、クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有した測定装置により行われる処理に、第１検出回路に前記回転方向ひずみを検出させる回転方向ひずみ検出工程と、回転方向ひずみ検出工程で検出した回転方向ひずみに基づいて推進力を測定する推進力測定工程と、第２検出回路に内外方向ひずみまたは引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出させる内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程と、内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程で検出した内外方向ひずみまたは引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方に基づいて損失力を測定する損失力測定工程と、含んでいる。このようにすることにより、第１検出回路で検出された回転方向ひずみと、第２検出回路で検出された内外方向ひずみまたは引張方向ひずみからクランクに加わっている推進力や損失力を測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力や損失力を測定することができる。また、第１乃至第４ひずみゲージがクランクの側面のみに設けられているので、１つの面のみで推進力や損失力を測定することができ、また、側面のうち内面に設けることで、運転者等の足と干渉することがない。
また、本発明の他の実施形態にかかる測定方法は、人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行なクランクの面である側面に、クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられている第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージおよび第８ひずみゲージと、クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている第４ひずみゲージ、第５ひずみゲージ、第６ひずみゲージ、第７ひずみゲージと、第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第５ひずみゲージおよび第６ひずみゲージが接続され、クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、第３ひずみゲージ、第４ひずみゲージ、第７ひずみゲージおよび第８ひずみゲージが接続され、クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有した測定装置により行われる処理に、第１検出回路に前記回転方向ひずみを検出させる回転方向ひずみ検出工程と、回転方向ひずみ検出工程で検出した回転方向ひずみに基づいて推進力を測定する推進力測定工程と、第２検出回路に内外方向ひずみまたは引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出させる内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程と、内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程で検出した内外方向ひずみまたは引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方に基づいて損失力を測定する損失力測定工程と、含んでいる。このようにすることにより、第１検出回路で検出された回転方向ひずみと、第２検出回路で検出された内外方向ひずみまたは引張方向ひずみからクランクに加わっている推進力や損失力を測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力や損失力を測定することができる。また、第１乃至第８ひずみゲージがクランクの側面のみに設けられているので、１つの面のみで推進力や損失力を測定することができ、また、側面のうち内面に設けることで、運転者等の足と干渉することがない。さらに、第１の検出回路が第１ひずみゲージ乃至前記第４ひずみゲージが接続されて、回転方向ひずみを検出するので、検出される回転方向ひずみの電圧値が大きくなり、ノイズの影響を少なくすることができる。
本発明の第１の実施例にかかる測定装置としての測定モジュール３０１を備えた自転車１を図１乃至図８を参照して説明する。自転車１は図１に示すように、フレーム３と、フロント車輪５と、リア車輪７と、ハンドル９と、サドル１１と、フロントフォーク１３と、駆動機構１０１と、を有している。
フレーム３は、２つのトラス構造から構成されている。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。また、フレーム３の前方において、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。
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、後述するスプロケット１１３と接続されている。
自転車１は、ユーザ（運転者）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、チェーンリング１０９、チェーン１１１、スプロケット１１３と、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。ペダル１０３は、クランク機構１０４のペダルクランク軸１１５によって回転自在となるように支持されている。
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２および図６参照）から構成されている。
クランク軸１０７はフレーム３を左右方向に（自転車側面の一方から他方に）貫通している。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１０５は、クランク軸１０７と直角に設けられている。クランク１０５は、一端部において、クランク軸１０７と接続されている。
ペダルクランク軸１１５は、クランク１０５と直角に設けられている。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の他端部においてクランク１０５と接続されている。
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を有している。したがって、ペダル１０３も自転車１の両側面にそれぞれ有している。
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１０５Ｒ、左側クランク１０５Ｌ、右側ペダルクランク軸１１５Ｒ、左側ペダルクランク軸１１５Ｌ、右側ペダル１０３Ｒ、左側ペダル１０３Ｌと記載する。
また右側クランク１０５Ｒと左側クランク１０５Ｌは、クランク軸１０７を中心として反対方向に延びるように接続されている。右側ペダルクランク軸１１５Ｒ、クランク軸１０７および左側ペダルクランク軸１１５Ｌは、平行かつ同一平面に形成されている。右側クランク１０５Ｒ及び左側クランク１０５Ｌは、平行かつ同一平面上に形成されている。
チェーンリング１０９は、クランク軸１０７に接続されている。チェーンリング１０９は、ギア比を変化させることができる可変ギアで構成されると好適である。また、チェーンリング１０９にはチェーン１１１が係合されている。
チェーン１１１はチェーンリング１０９及びスプロケット１１３に係合している。スプロケット１１３は、リア車輪７と接続されている。スプロケット１１３は、可変ギアで構成されると好適である。
自転車１は、このような駆動機構１０１によってユーザの踏み込み力をリア車輪の回転力に変換している。
自転車１は、サイクルコンピュータ２０１と、測定モジュール３０１と、ケイデンスセンサ５０１と、を有している。
サイクルコンピュータ２０１は、ハンドル９に配置されている。サイクルコンピュータ２０１は、図２に示すように、各種情報を表示するサイクルコンピュータ表示部２０３およ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。
サイクルコンピュータ表示部２０３に表示される各種情報とは、自転車１の速度、位置情報、目的地までの距離、目的地までの予測到達時間、出発してからの移動距離、出発してからの経過時間、推進力、損失力等である。
ここで、推進力とはクランク１０５の回転方向に加わる力の大きさである。一方、損失力とは、クランク１０５の回転方向とは別の方向に加わる力の大きさである。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、推進力をできるだけ増加させ、損失力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操作部２０５は、図２では押しボタンで示されているが、それに限らず、タッチパネルなど各種入力手段や複数の入力手段を組み合わせて用いることができる。
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も良い。
ケイデンスセンサ５０１は、クランク１０５に設けられた磁石５０３の接近を検出する磁気センサ５０５を有している（図３参照）。磁気センサ５０５は、接近する磁石５０３によってＯＮになることで、磁石５０３の位置を検出する。つまり、磁気センサ５０５がＯＮになるということは、磁気センサ５０５が存在する位置にクランク１０５も存在することとなる。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。
測定モジュール３０１は、クランク１０５の内面に設けられ、複数のひずみゲージ素子から構成されるひずみゲージ３６９（図３及び図４参照）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。具体的には、クランク１０５の回転力であって自転車１の駆動力となる推進力と、回転方向とは別の方向に加わる力である損失力を算出する。
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。
まず、ケイデンスセンサ５０１のブロック構成を説明する。ケイデンスセンサ５０１は、磁気センサ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、ケイデンスセンサタイマ５６１を有している。
磁気センサ５０５は、磁石５０３が接近することによってＯＮ／ＯＦＦが切り替わる。そして、磁気センサ５０５がＯＮとなると、磁気センサ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例えば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。ケイデンスセンサ制御部５５１は、磁気センサ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は、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（Ｔ）を掛け合わせることによって、磁気センサ５０５がＯＮとなる時間（周期）［秒］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（後述する）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、例えば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。
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、磁気センサ５０５がＯＮとなる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。
次に、測定モジュール３０１のブロック構成を説明する。測定モジュール３０１は、図３に示したように、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、測定モジュールひずみ検出回路３６５及びひずみゲージ３６９を有している。
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がひずみ情報から算出した推進力及び損失力情報を、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例えば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送信しても良い。
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。
測定モジュール制御部３５１は、測定モジュール３０１を包括的に制御している。測定モジュール制御部３５１は、ひずみ情報から推進力及び損失力を算出する。算出方法は後述する。
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。特に本実施例では、ひずみ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にはひずみ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、ひずみ情報から推進力及び損失力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。
ひずみゲージ３６９は、クランク１０５に接着されて、一体化される。ひずみゲージ３６９は、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄから構成されている。そして、ひずみゲージ３６９のそれぞれの端子は、測定モジュールひずみ検出回路３６５に接続されている。
図４に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置を示す。ひずみゲージ３６９は、クランク１０５の内面１１９に接着されている。クランク１０５の内面とは、クランク軸１０７が突設されている（接続されている）面であり、クランク１０５の回転運動により定義される円を含む平面と平行な面（側面）である。また、図４には図示しないが、クランク１０５の外面１２０は、内面１１９と対向しペダルクランク軸１１５が突設されている（接続されている）面である。つまり、ペダル１０３が回転自在に設けられている面である。クランク１０５の上面１１７は、内面１１９および外面１２０と同じ方向に長手方向が延在し、かつ内面１１９および外面１２０と直交する面の一方である。クランク１０５の下面１１８は、上面１１７と対向する面である。
第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂは、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して平行かつ、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して対称になるように設けられている。第３ひずみゲージ３６９ｃは、中心軸Ｃ１上に設けられ、検出方向が中心軸Ｃ１に対して平行かつ、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂに挟まれるように設けられている。第４ひずみゲージ３６９ｄは、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して垂直かつ、中心軸Ｃ１上に設けられている。
即ち、クランク１０５の長手方向に延在する軸である中心軸Ｃ１と平行な方向（図４の縦方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と平行な方向が、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃの検出方向となり、中心軸Ｃ１と垂直な方向（図４の横方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と垂直な方向が、第４ひずみゲージ３６９ｄの検出方向となる。したがって、第１ひずみゲージ３６９ａ乃至第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄは検出方向が互いに直交している。
なお、第１ひずみゲージ３６９ａ乃至第４ひずみゲージ３６９ｄの配置は図４に限らない。つまり、中心軸Ｃ１と平行または垂直の関係が維持されていれば他の配置でもよい。但し、第１ひずみゲージ３６９ａ及び第２ひずみゲージ３６９ｂは、中心軸Ｃ１を挟んで対称に配置し、第３ひずみゲージ３６９ｃ及び第４ひずみゲージ３６９ｄは、中心軸Ｃ１上に配置する方が、後述する各変形を精度良く検出できるので好ましい。
また、図４では、クランク１０５を単純な直方体として説明しているが、デザイン等により、角が丸められていたり、一部の面が曲面で構成されていてもよい。そのような場合でも、上述した配置を極力維持するようにひずみゲージ３６９を配置することで、後述する各変形を検出することができる。但し、上記した中心軸Ｃ１との関係（平行または垂直）がずれるにしたがって検出精度が低下する。
測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄが接続されて、ひずみゲージ３６９のひずみ量が電圧として出力される。測定モジュールひずみ検出回路３６５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ひずみ情報に変換される。そして、ひずみ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に入力されたひずみ情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５にひずみ情報として記憶される。
測定モジュールひずみ検出回路３６５を図５に示す。測定モジュールひずみ検出回路３６５は、２つのブリッジ回路である第１検出回路３７３ａと第２検出回路３７３ｂとで構成されている。第１検出回路３７３ａの第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂの順に接続されている。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａおよび第２ひずみゲージ３６９ｂが電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。第２検出回路３７３ｂの第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄの順に接続されている。即ち、第３ひずみゲージ３６９ｃおよび第４ひずみゲージ３６９ｄが電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。
即ち、２つの固定抵抗Ｒは、第１検出回路３７３ａと第２検出回路３７３ｂとで共有している。ここで、２つの固定抵抗Ｒは同一の抵抗値を有している。また、２つの固定抵抗Ｒは、ひずみゲージ３６９の圧縮又は伸長が生ずる前の抵抗値と同一の抵抗値を有する。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ乃至第４ひずみゲージ３６９ｄは同じ抵抗値を有している。
ひずみゲージ３６９の抵抗値は、公知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。また、ひずみゲージ３６９の検出方向は、配線が伸びている方向であり、上述したように第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃが、中心軸Ｃ１と平行な方向、第４ひずみゲージ３６９ｄが、中心軸Ｃ１と垂直な方向となる。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、ひずみゲージ３６９に抵抗値の変化は生じない。
このような特性を持つひずみゲージ３６９を使用した第１検出回路３７３ａは、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂの検出方向で圧縮または伸長されていない場合は、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂとの間の電位Ｖａｂと、２つの固定抵抗Ｒの間の電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第１ひずみゲージ３６９ａが圧縮され、第２ひずみゲージ３６９ｂが伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａの抵抗値が減少して第２ひずみゲージ３６９ｂの抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂが高くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第１ひずみゲージ３６９ａが伸張され、第２ひずみゲージ３６９ｂが圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａの抵抗値が増加して第２ひずみゲージ３６９ｂの抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂが低くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。
第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第２検出回路３７３ｂも第１検出回路３７３ａと同様の動作となる。つまり、第３ひずみゲージ３６９ｃが圧縮され、第４ひずみゲージ３６９ｄが伸張された場合は、電位Ｖｃｄが高くなり、電位Ｖｒは低くなり、電位Ｖｃｄと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第３ひずみゲージ３６９ｃが伸張され、第４ひずみゲージ３６９ｄが圧縮された場合は、電位Ｖｃｄが低くなり、電位Ｖｒは高くなり、電位Ｖｃｄと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄともに圧縮された場合と、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄともに伸張された場合は、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
そこで、第１検出回路３７３ａの電位Ｖａｂが測定できる第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂとの接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第１検出回路３７３ａの出力（以降Ａ出力）とする。第２検出回路３７３ｂの電位Ｖｃｄが測定できる第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄとの接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第２検出回路３７３ｂの出力（以降Ｂ出力）とする。このＡ出力とＢ出力がひずみ情報となる。
図６は、ユーザにより力（踏力）が加えられた際の右側クランク１０５Ｒの変形状態を示している。（ａ）は右クランク１０５Ｒの上面１１７から見た平面図、（ｂ）は右側クランク１０５Ｒの内面１１９から見た平面図、（ｃ）は右側クランク１０５Ｒのクランク軸１０７側の端部から見た平面図である。なお、以降の説明では右側クランク１０５Ｒで説明するが、左側クランク１０５Ｌでも同様である。
ユーザの足からペダル１０３を介して踏力が加えられると、その踏力はクランク１０５の回転力となる、クランク１０５の回転の接線方向の力である推進力Ｆｔと、クランク１０５の回転の法線方向の力である損失力Ｆｒとに分けられる。このとき、右側クランク１０５Ｒには、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚの各変形状態が生じる。
曲げ変形ｘは、図６（ａ）に示したように、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いは下面１１８から上面１１７に向かって曲がるように変形することであり、推進力Ｆｔによって生じる変形である。即ち、クランク１０５の回転方向に発生する変形によるひずみ（クランク１０５の回転方向に生じているひずみ）を検出することとなり、曲げ変形ｘの検出によってクランク１０５に生じている回転方向ひずみが検出できる。曲げ変形ｙは、図６（ｂ）に示したように、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いは内面１１９から外面１２０に向かって曲がるように変形することであり、損失力Ｆｒによって生じる変形である。即ち、クランク１０５の外面１２０から内面１１９、または内面１１９から外面１２０に向かって発生する変形によるひずみ（右側クランク１０５Ｒの回転運動により定義される円を含む平面と垂直な方向に生じているひずみ）を検出することとなり、曲げ変形ｙの検出によってクランク１０５に生じている内外方向ひずみが検出できる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形することであり、損失力Ｆｒによって生じる変形である。即ち、クランク１０５が長手方向に引っ張られるまたは押される方向に発生する変形によるひずみ（長手方向と平行な方向に生じているひずみ）を検出することとなり、引張変形ｚの検出によってクランク１０５に生じている引張方向ひずみが検出できる。ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形することであり、推進力Ｆｔによって生じる変形である。即ち、クランク１０５がねじれる方向に発生する変形によるひずみを検出することとなり、ねじれ変形ｒｚの検出によってクランク１０５に生じているねじり方向ひずみが検出できる。なお、図６は、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚの変形方向を矢印で示したが、上述したように、この矢印と逆方向に各変形が発生する場合もある。
したがって、推進力Ｆｔを測定するためには、曲げ変形ｘまたはねじれ変形ｒｚのいずれか、損失力Ｆｒを測定するためには、曲げ変形ｙまたは引張変形ｚのいずれかを定量的に検出すればよい。
ここで、図４のように配置され、図５のように第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄが接続された測定モジュールひずみ検出回路３６５によって、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚを検出（測定）する方法を説明する。
まず、第１検出回路３７３ａのＡ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａは圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂは伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力は正出力（電位Ｖａｂが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａは伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂは圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力は負出力（電位Ｖａｂが低く電位Ｖｒが高い）となる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロ（電位Ｖａｂと電位Ｖｒに電位差が無い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロとなる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロとなる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロとなる。
以上のように、Ａ出力からは、曲げ変形ｘのみが検出される。即ち、第１検出回路３７３ａは、第１ひずみゲージ３６９ａおよび第２ひずみゲージ３６９ｂが接続され、クランク１０５に生じている回転方向ひずみを検出する。
次に、第２検出回路３７３ｂのＢ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄは曲がるだけのため、検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄは曲がるだけのため、検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力はゼロとなる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは圧縮されるので抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄは伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は正出力（電位Ｖｃｄが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は負出力（電位Ｖｃｄが低く電位Ｖｒが高い）となる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは圧縮されるので抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄは伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は正出力となる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは検出方向に変形しないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは検出方向に変形しないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は負出力となる。
以上のように、Ｂ出力からは、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚが検出される。即ち、第２検出回路３７３ｂは、第３ひずみゲージ３６９ｃおよび第４ひずみゲージ３６９ｄが接続され、クランク１０５に生じている内外方向ひずみまたは引張方向ひずみを検出する。
そして、第１検出回路３７３ａのＡ出力と、第２検出回路３７３ｂのＢ出力から、推進力Ｆｔは次の（１）式により、損失力Ｆｒは次の（２）式によりそれぞれ算出する。なお、引張変形ｚは曲げ変形ｙと比較すると非常に小さいので無視することができる。
Ｆｔ＝ｐ（Ａ−Ａ０）＋ｑ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（１）
Ｆｒ＝ｓ｜Ａ−Ａ０｜＋ｕ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（２）
ここで、Ａは推進力Ｆｔ（あるいは損失力Ｆｒ）を算出する時点におけるＡ出力値、Ａ０は無負荷時のＡ出力値、Ｂは推進力Ｆｔ（あるいは損失力Ｆｒ）を算出する時点におけるＢ出力値、Ｂ０は無負荷時のＢ出力値、ｐ、ｑ、ｓ、ｕは係数であり、次の（３）〜（６）式からなる連立方程式により算出される値である。
ｍ＝ｐ（Ａｍ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（３）
０＝ｓ（Ａｍ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（４）
０＝ｐ（Ａｅ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（５）
ｍ＝ｓ（Ａｅ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（６）
ここで、Ａｍはクランク１０５の角度が水平前向き（クランク１０５で水平かつフロント車輪５方向に延在している状態）でペダル１０３にｍ［ｋｇ］を載せたときのＡ出力値である。Ｂｅはクランク１０５の角度が水平前向きでペダル１０３にｍ［ｋｇ］を載せたときのＢ出力値である。Ａｅはクランク１０５の角度が垂直下向き（クランク１０５で鉛直かつ地面方向に延在している状態）でペダル１０３にｍ［ｋｇ］を載せたときのＡ出力値である。Ｂｍはクランク１０５の角度が垂直下向きでペダル１０３にｍ［ｋｇ］を載せたときのＢ出力値である。
係数ｐ、ｑ、ｓ、ｕおよびＡ０、Ｂ０は予め算出又は測定可能な値であるので、ＡおよびＢを（１）式に代入することで推進力Ｆｔが算出できる。
また、（１）式ではＢ出力を用いてＡ出力の補正をしている。（２）式ではＡ出力を用いてＢ出力の補正をしている。即ち、後述する各式の算出を行っている測定モジュール制御部３５１が補正手段して機能している。これにより、第１検出回路３７３ａや第２検出回路３７３ｂに含まれる検出対象以外のひずみの影響を排除することができる。なお、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂがクランク方向（中心軸Ｃ１と平行な方向）にずれが無い場合、Ａｅ＝Ａ０となりＢ出力による補正の必要がなくなる。
次に、サイクルコンピュータ２０１のブロック構成を説明する。サイクルコンピュータ２０１は、図３に示したように、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。本実施例においては、推進力と損失力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。サイクルコンピュータ表示部２０３における、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、それらの組み合わせ等であってよい。
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から送信される推進力及び損失力情報を受信する。
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タイマをカウントしている。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、推進力および損失力をサイクルコンピュータ表示部２０３に視覚的に表示するデータに変換するための各種のパラメータ、定数、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。サイクルコンピュータ制御部２５１は、推進力および損失力をサイクルコンピュータ表示部２０３に視覚的に表示するデータに変換する。
次に、ケイデンスセンサ５０１の処理と、測定モジュール３０１およびサイクルコンピュータ２０１の処理を、図７及び図８を参照して説明する。
まず、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、磁気センサ５０５のＯＮへの変化を検出する。そして、ケイデンスセンサ制御部５５１は、磁気センサ５０５の変化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。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。
次に、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、磁気センサ５０５がＯＮとなる時間（周期）［秒］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。
次に、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、次に磁気センサ５０５がＯＮにな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。
一方、ステップＳＴ５７においては、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。
次に、ステップＳＴ５９において、ケイデンスセンサ制御部５５１は、１秒間ウェイトしている。なお、ウェイトの時間は可変である。
次に、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、測定モジュールひずみ検出回路３６５からの出力（Ａ出力、Ｂ出力）を、アナログ値からデジタル値にＡ／Ｄ変換する。即ち、本ステップが、第１検出回路３７３ａに回転方向ひずみを検出させる回転方向ひずみ検出工程および第２検出回路３７３ｂに内外方向ひずみまたは引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出させる内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程として機能する。
次に、ステップＳＴ１３において、測定モジュールＡ／Ｄ３６３が検出（変換）したひずみ情報は、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。
次に、ステップＳＴ１５において、処理は、１／Ｎ秒間ウェイトする。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、ひずみ情報の数が多く、秒単位の分解能が高いことを意味する。Ｎ値は大きいほどよいが、Ｎ値をあまり大きくす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８（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、ひずみ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ひずみ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、ひずみ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での処理によって推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒ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。
次に、ステップＳＴ３３において、測定モジュール制御部３５１は推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒを算出する。具体的には、測定モジュール制御部３５１は、上述した（１）式および（２）式により推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒを算出する。さらに、測定モジュール制御部３５１は、この推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒ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秒間の推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒの平均（平均推進力及び平均損失力）を算出する。即ち、本ステップが、回転方向ひずみ検出工程で検出した回転方向ひずみに基づいて推進力を測定する推進力測定工程および、内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程で検出した内外方向ひずみまたは引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方に基づいて損失力を測定する損失力測定工程として機能する。
次に、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、算出された平均推進力及び平均損失力を送信する。送信された平均推進力及び平均損失力は、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。
次に、ステップＳＴ３７において、１秒ウェイトする。なお、１秒は一例であり必要に応じて可変である。ステップＳＴ３７の処理が終了すると、ステップＳＴ３１の処理に再び戻る。つまり、１秒間に１回のステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３５の処理を繰り返し行う。
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８（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、平均推進力、平均損失力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が平均推進力、平均損失力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、それまでの処理を中断（割り込み）し、ステップＳＴ７３以下の処理を開始する。
次に、ステップＳＴ７３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に平均推進力と平均損失力及びケイデンスを表示させる。サイクルコンピュータ表示部２０３は、平均推進力と平均損失力及びケイデンス情報を数値として表示、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伝達する。
次に、ステップＳＴ７５において、サイクルコンピュータ制御部２５１は、平均推進力と平均損失力及びケイデンス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ＳＴ５１の割り込みが行われるまで他の処理を行う。
本実施例によれば、測定モジュール３０１は、自転車１のクランク１０５の内面１１９に設けられた第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ及び第４ひずみゲージ３６９ｄと、第１ひずみゲージ３６９ａおよび第２ひずみゲージ３６９ｂが接続され、クランクに生じている曲げ変形ｘを検出する第１検出回路３７３ａと、第３ひずみゲージ３６９ｃおよび第４ひずみゲージ３６９ｄが接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出する第２検出回路３７３ｂと、を有している。そして、第１ひずみゲージ３６９ａ乃至第３ひずみゲージ３６９ｃが、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられ、第４ひずみゲージ３６９ｄが、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている。このようにすることにより、第１検出回路３７３ａで検出された曲げ変形ｘと、第２検出回路３７３ｂで検出された曲げ変形ｙおよび引張変形ｚからクランク１０５に加わっている推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。また、第１ひずみゲージ３６９ａ乃至第４ひずみゲージ３６９ｄがクランク１０５の内面１１９のみに設けられているので、１つの面のみで推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができ、また、内面１１９に設けることで、ユーザの足と干渉することがない。
また、第１ひずみゲージ３６９ａおよび第２ひずみゲージ３６９ｂが、クランク１０５内面１１９の長手方向の中心軸Ｃ１に対して対称になるように設けられているので、曲げ変形ｘを精度良く検出することができる。
また、第１検出回路３７３ａおよび第２検出回路３７３ｂがブリッジ回路で構成され、第１ひずみゲージ３６９ａおよび第２ひずみゲージ３６９ｂが、第１検出回路３７３ａを構成するブリッジ回路において電源に対して直列に接続され、第３ひずみゲージ３６９ｃおよび第４ひずみゲージ３６９ｄが、第２検出回路３７３ｂを構成するブリッジ回路において電源に対して直列に接続され、さらに、第１検出回路３７３ａを構成するブリッジ回路および第２検出回路３７３ｂを構成するブリッジ回路の第１ひずみゲージ３６９ａ乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ以外の抵抗素子が、固定抵抗Ｒで構成されているので、ブリッジ回路により、曲げ変形ｘや曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出することができ、簡便な回路構成で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。
また、固定抵抗Ｒが、第１検出回路と第２検出回路とで共有しているので、第１検出回路と第２検出回路とを事実上１つの回路とすることができ、回路をさらに簡便にすることができる。
また、推進力Ｆｔの算出にねじれ変形ｒｚが作用しないので、ペダル１０３上の荷重位置が変化しても推進力Ｆｔが変化しない。
なお、上述した説明では、第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄを別々の素子として設けていたが、例えば十字状に互いに重ねられていてもよい。このようにすることにより、クランク１０５に設けるひずみゲージ３６９のサイズを小さくすることができる。また、第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄを別々の素子として設ける場合に、第４ひずみゲージ３６９ｄを第３ひずみゲージ３６９ｃよりもペダルクランク軸１１５側に設けるに限らず、第４ひずみゲージ３６９ｄを第３ひずみゲージ３６９ｃよりもクランク軸１０７側に設けてもよい。つまり、第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄの並びの順序は特に限定されない。
また、図５では、２つのブリッジ回路を１つの回路に合わせた回路としていたが、別の回路として２つのブリッジ回路に分けてもよい。その場合、固定抵抗Ｒは、それぞれの回路に２つずつ必要となる。
また、第１検出回路３７３ａにおいて、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂは接続順序が逆であってもよい。第２検出回路３７３ｂにおいて、第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄは接続順序が逆であってもよい。
次に、本発明の第２の実施例にかかる測定装置を図９乃至図１１を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、測定モジュール３０１の測定モジュールひずみ検出回路３６５の構成と、ひずみゲージ３６９の配置が異なる。本実施例のひずみゲージ３６９は、図９に示すように、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆ、第７ひずみゲージ３６９ｇ、第８ひずみゲージ３６９ｈから構成されている。そして、ひずみゲージ３６９のそれぞれの端子は、測定モジュールひずみ検出回路３６５に接続されている。
図１０に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置を示す。ひずみゲージ３６９は、クランク１０５の内面１１９に接着されている。第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂは、図４に示した第１の実施例と同様である。
第３ひずみゲージ３６９ｃは、中心軸Ｃ１上に設けられ、検出方向が中心軸Ｃ１に対して平行に設けられている。第４ひずみゲージ３６９ｄは、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して垂直に設けられている。
第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆ及び第７ひずみゲージ３６９ｇは、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して垂直に設けられている。第８ひずみゲージ３６９ｈは、中心軸Ｃ１上に設けられ、検出方向が中心軸Ｃ１に対して平行に設けられている。
また、第３ひずみゲージ３６９ｃと第８ひずみゲージ３６９ｈは、中心軸Ｃ１に沿って並べて配置されている。第４ひずみゲージ３６９ｄと第７ひずみゲージ３６９ｇは、第３ひずみゲージ３６９ｃを挟むように配置されている。第５ひずみゲージ３６９ｅと第６ひずみゲージ３６９ｆは、第８ひずみゲージ３６９ｈを挟むように配置されている。さらに、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂは、第３ひずみゲージ３６９ｃ乃至第８ひずみゲージ３６９ｈよりもクランク１０５の短手方向の両端部寄りに配置されている。
即ち、中心軸Ｃ１と平行な方向（図１０の縦方向）、つまり、クランク１０５の長手方向に対して平行な方向が、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第８ひずみゲージ３６９ｈの検出方向となり、中心軸Ｃ１と垂直な方向（図１０の横方向）が、つまり、クランクの長手方向に対して垂直な方向が、第４ひずみゲージ３６９ｄ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆ、第７ひずみゲージ３６９ｇの検出方向となる。したがって、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第８ひずみゲージ３６９ｈと、第４ひずみゲージ３６９ｄ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆ、第７ひずみゲージ３６９ｇは検出方向が互いに直交している。
本実施例の測定モジュールひずみ検出回路３６５は、上述した第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆ、第７ひずみゲージ３６９ｇ、第８ひずみゲージ３６９ｈ、が接続されて、ひずみゲージ３６９のひずみ量が電圧として出力される。測定モジュールひずみ検出回路３６５の出力は、第１の実施例と同様に、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ひずみ情報に変換される。そして、ひずみ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に入力されたひずみ情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５にひずみ情報として記憶される。
測定モジュールひずみ検出回路３６５を図１１に示す。測定モジュールひずみ検出回路３６５は、２つのブリッジ回路である第１検出回路３７３ｃと、第２検出回路３７３ｄとで構成されている。第１検出回路３７３ｃの第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂの順に接続されている。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａおよび第２ひずみゲージ３６９ｂが電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆの順に接続されている。即ち、第５ひずみゲージ３６９ｅおよび第６ひずみゲージ３６９ｆが電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。
第１検出回路３７３ｃにおいて、第１ひずみゲージ３７３ａと第６ひずみゲージ３７３ｆは、対角の位置に接続され、第２ひずみゲージ３７３ｂと第５ひずみゲージ３７３ｅは、対角の位置に接続されている。
第２検出回路３７３ｄの第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄの順に接続されている。即ち、第３ひずみゲージ３６９ｃおよび第４ひずみゲージ３６９ｄが電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第７ひずみゲージ３６９ｇ、第８ひずみゲージ３６９ｈの順に接続されている。即ち、第７ひずみゲージ３６９ｇおよび第８ひずみゲージ３６９ｈが電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。
第２検出回路３７３ｄにおいて、第３ひずみゲージ３７３ｃと第８ひずみゲージ３７３ｈは、対角の位置に接続され、第４ひずみゲージ３７３ｄと第７ひずみゲージ３７３ｇは、対角の位置に接続されている。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ乃至第８ひずみゲージ３６９ｈは同じ抵抗値を有している。
第１検出回路３７３ｃの第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂとの間の電位Ｖａｂが測定できる第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂとの接続点と、第５ひずみゲージ３６９ｅと第６ひずみゲージ３６９ｆとの間の電位Ｖｅｆが測定できる第５ひずみゲージ３６９ｅと第６ひずみゲージ３６９ｆとの接続点と、を第１検出回路３７３ｃの出力（以降Ａ出力）とする。
第２検出回路３７３ｄの第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄとの間の電位Ｖｃｄが測定できる第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄとの接続点と、第７ひずみゲージ３６９ｇと第８ひずみゲージ３６９ｈとの間の電位Ｖｇｈが測定できる第７ひずみゲージ３６９ｇと第８ひずみゲージ３６９ｈとの接続点と、を第２検出回路３７３ｄの出力（以降Ｂ出力）とする。そして、このＡ出力とＢ出力が第１の実施例と同様にひずみ情報となる。
ここで、図１０及び図１１に示した本実施例の測定モジュールひずみ検出回路３６５によって、図６を参照して説明した曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚを検出（測定）する方法を説明する。
曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａは圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂは伸張されるので抵抗値が増加する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅは伸張されるので抵抗値が増加し、第６ひずみゲージ３６９ｆは圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ｃのＡ出力は正出力（電位Ｖａｂが高く電位Ｖｅｆが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａは伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂは圧縮されるので抵抗値が減少する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅは圧縮されるので抵抗値が減少し、第６ひずみゲージ３６９ｆは伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ｃのＡ出力は負出力（電位Ｖａｂが低く電位Ｖｃｄが高い）となる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ｃのＡ出力はゼロ（電位Ｖａｂと電位Ｖｃｄに電位差が無い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ｃのＡ出力はゼロとなる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ｃのＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ｃのＡ出力はゼロとなる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）のようにねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆともに検出方向で圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第１検出回路３７３ｃのＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆともに検出方向で圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第１検出回路３７３ｃのＡ出力はゼロとなる。
以上のように、Ａ出力からは、第１の実施例と同様に曲げ変形ｘのみが検出される。即ち、第１検出回路３７３ｃは、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第５ひずみゲージ３７３ｅおよび第６ひずみゲージ３７３ｆが接続され、クランク１０５に生じている回転方向ひずみを検出する。
次に、第２検出回路３７３ｄのＢ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは曲がるだけのため、検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化せず、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮されるので抵抗値が減少する。一方、第７ひずみゲージ３６９ｇは伸張されるので抵抗値が増加し、第８ひずみゲージ３６９ｈは曲がるだけのため、検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｄのＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは曲がるだけのため、検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化せず、第４ひずみゲージ３６９ｄは伸張されるので抵抗値が増加する。一方、第７ひずみゲージ３６９ｇは圧縮されるので抵抗値が減少し、第８ひずみゲージ３６９ｈは曲がるだけのため、検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｄのＢ出力はゼロとなる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは圧縮されるので抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄは伸張されるので抵抗値が増加する。一方、第７ひずみゲージ３６９ｇは伸張されるので抵抗値が増加し、第８ひずみゲージ３６９ｈは圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｄのＢ出力は正出力（電位Ｖｃｄが高く電位Ｖｇｈが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮されるので抵抗値が減少する。一方、第７ひずみゲージ３６９ｇは圧縮されるので抵抗値が減少し、第８ひずみゲージ３６９ｈは伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｄのＢ出力は負出力（電位Ｖｃｄが低く電位Ｖｇｈが高い）となる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮されるので抵抗値が減少する。一方、第７ひずみゲージ３６９ｇは圧縮されるので抵抗値が減少し、第８ひずみゲージ３６９ｈは伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｄのＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは圧縮されるので抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄは伸張されるので抵抗値が増加する。一方、第７ひずみゲージ３６９ｇは伸張されるので抵抗値が増加し、第８ひずみゲージ３６９ｈは圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｄのＢ出力は正出力となる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）のようにねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮されるので抵抗値が減少する。一方、第７ひずみゲージ３６９ｇは圧縮されるので抵抗値が減少し、第８ひずみゲージ３６９ｈは伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｄのＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の逆方向にねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮されるので抵抗値が減少する。一方、第７ひずみゲージ３６９ｇは圧縮されるので抵抗値が減少し、第８ひずみゲージ３６９ｈは伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｄのＢ出力は負出力となる。
以上のように、Ｂ出力からは、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚが検出される。即ち、第２検出回路３７３ｄは、第３ひずみゲージ３６９ｃ、前記第４ひずみゲージ３６９ｄ、第７ひずみゲージ３６９ｇおよび第８ひずみゲージ３６９ｈが接続され、クランク１０５に生じている内外方向ひずみおよび引張方向ひずみを検出する。
そして、推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは第１の実施例と同様に上述した（１）〜（６）式により算出する。
なお、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂとの間、および、第５ひずみゲージ３６９ｅと第６ひずみゲージ３６９ｆとの間、でクランク方向（中心軸Ｃ１と平行な方向）にずれが無い場合、Ａｅ＝Ａ０となりＢ出力による補正の必要がなくなる。
このようにして算出された推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは、第１の実施例と同様にサイクルコンピュータ２０１に送信される。測定モジュール制御部３５１における動作や、サイクルコンピュータ２０１及びケイデンスセンサ５０１の動作は、図７及び図８に示したフローチャートと同様である。
本実施例によれば、測定モジュール３０１は、自転車１のクランク１０５の内面１１９に設けられた第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆ、第７ひずみゲージ３６９ｇ、第８ひずみゲージ３６９ｈと、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆが接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｘを検出する第１検出回路３７３ｃと、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄ、第７ひずみゲージ３６９ｇ、第８ひずみゲージ３６９ｈが接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出する第２検出回路３７３ｄと、を有している。そして、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃおよび第８ひずみゲージ３６９ｈが、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられ、第４ひずみゲージ３６９ｄ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆ、第７ひずみゲージ３６９ｇが、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている。このようにすることにより、第１検出回路３７３ｃで検出された曲げ変形ｘと、第２検出回路３７３ｄで検出された曲げ変形ｙおよび引張変形ｚからクランク１０５に加わっている推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。また、第１乃ひずみゲージ３６９ａ乃至第８ひずみゲージ３６９ｈがクランク１０５の内面１１９のみに設けられているので、１つの面のみで推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができ、また、内面１１９に設けることで、運転者等の足と干渉することがない。さらに、第１検出回路３７３ｃには第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆが接続されて、曲げ変形ｘを検出するので、検出される電圧値が大きくなり、ノイズの影響を少なくすることができる。
また、第１検出回路３７３ｃおよび第２検出回路がブリッジ回路で構成され、第１ひずみゲージ３６９ａおよび第６ひずみゲージ３６９ｆ、第２ひずみゲージ３６９ｂおよび第５ひずみゲージ３６９ｅが、第１検出回路３７３ｃを構成するブリッジ回路においてそれぞれ対角の位置に接続され、第３ひずみゲージ３６９ｃおよび第８ひずみゲージ３６９ｈと、第４ひずみゲージ３６９ｄおよび第７ひずみゲージ３６９ｇとが、第２検出回路３７３ｄを構成するブリッジ回路においてそれぞれ対角の位置に接続されていてもよい。このようにすることにより、ブリッジ回路により、曲げ変形ｘや曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出することができ、簡便な回路構成で推進力や損失力を測定することができる。
なお、第２の実施例においても、ブリッジ回路のひずみゲージ３６９の位置は入れ替えることができる。例えば、第１検出回路３７３ｃでは、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂを入れ替えてもよい。この場合は、対角の位置関係を維持するために第５ひずみゲージ３６９ｅと第６ひずみゲージ３６９ｆも入れ替える必要がある。第２検出回路３７３ｄも同様にして位置を入れ替えることができる。
また、第２の実施例においても、複数のひずみゲージ３６９を積層することができる。例えば、第３ひずみゲージ３６９ｃと、第４ひずみゲージ３６９ｄまたは第７ひずみゲージ３６９ｇを十字状に重ねてもよい。第８ひずみゲージ３６９ｈと、第５ひずみゲージ３６９ｅまたは第６ひずみゲージ３６９ｆを十字状に重ねてもよい。
次に、本発明の第３の実施例にかかる測定装置を図１２乃至図１４を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、測定モジュール３０１の測定モジュールひずみ検出回路３６５の構成と、ひずみゲージ３６９の配置が異なる。本実施例のひずみゲージ３６９は、図１２に示すように、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３、第３ひずみゲージ３６９ｃ３、第４ひずみゲージ３６９ｄ３、第５ひずみゲージ３６９ｅ３、第６ひずみゲージ３６９ｆ３、から構成されている。そして、ひずみゲージ３６９のそれぞれの端子は、測定モジュールひずみ検出回路３６５に接続されている。
図１３に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置を示す。ひずみゲージ３６９は、クランク１０５の内面１１９、上面１１７及び下面１１８に接着されている。クランク１０５の内面とは、クランク軸１０７が突設されている（接続されている）面であり、クランク１０５の回転運動により定義される円を含む平面と平行な面（側面）である。クランク１０５の上面１１７は、内面１１９および外面１２０と同じ方向に長手方向が延在（クランク１０５の回転運動により定義される円の径方向に延在）し、かつ内面１１９と直交する面の一方である。クランク１０５の下面１１８は、上面１１７と対向する面である。また、図１３には図示しないが、クランク１０５の外面１２０は、内面１１９と対向しペダルクランク軸１１５が突設されている（接続されている）面である。つまり、ペダル１０３が回転自在に設けられている面である。
第１ひずみゲージ３６９ａ３と第２ひずみゲージ３６９ｂ３は、図１３（ｂ）に示すように、クランク１０５の内面１１９に設けられている。そして、第１ひずみゲージ３６９ａ３と第２ひずみゲージ３６９ｂ３は、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して平行かつ、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して対称になるように設けられている。
第３ひずみゲージ３６９ｃ３と第４ひずみゲージ３６９ｄ３は、図１３（ｃ）に示すように、クランク１０５の上面１１７に設けられている。第３ひずみゲージ３６９ｄ３は、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直、つまり、上面１１７の中心軸Ｃ２に対して垂直かつ、中心軸Ｃ２上に設けられている。第４ひずみゲージ３６９ｄ３は、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、上面１１７の中心軸Ｃ２に対して平行かつ、中心軸Ｃ２上に設けられている。
第５ひずみゲージ３６９ｅ３と第６ひずみゲージ３６９ｆ３は、図１３（ａ）に示すように、クランク１０５の下面１１８に設けられている。第５ひずみゲージ３６９ｅ３は、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直、つまり、下面１１８の中心軸Ｃ３に対して垂直かつ、中心軸Ｃ３上に設けられている。第６ひずみゲージ３６９ｆ３は、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、下面１１８の中心軸Ｃ３に対して平行かつ、中心軸Ｃ３上に設けられている。
即ち、クランク１０５の長手方向に延在する軸である中心軸Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と平行な方向（図１３の縦方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と平行な方向が、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３、第４ひずみゲージ３６９ｄ３及び第６ひずみゲージ３６９ｆ３の検出方向となり、中心軸Ｃ２、Ｃ３と垂直な方向（図１３の横方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と垂直な方向が、第３ひずみゲージ３６９ｃ３及び第５ひずみゲージ３６９ｅ３の検出方向となる。したがって、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３、第４ひずみゲージ３６９ｄ３、第６ひずみゲージ３６９ｆ３と、第３ひずみゲージ３６９ｃ３、第５ひずみゲージ３６９ｅ３とは検出方向が互いに直交している。
なお、第１ひずみゲージ３６９ａ３乃至第６ひずみゲージ３６９ｆ３の配置は図１３に限らない。つまり、中心軸Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と平行または垂直の関係が維持されていれば他の配置でもよい。但し、第１ひずみゲージ３６９ａ３及び第２ひずみゲージ３６９ｂ３は、中心軸Ｃ１を挟んで対称に配置し、第３ひずみゲージ３６９ｃ３乃至第６ひずみゲージ３６９ｆ３は、中心軸Ｃ２、Ｃ３上に配置する方が、後述する各変形を精度良く検出できるので好ましい。
また、図１３では、クランク１０５を単純な直方体として説明しているが、デザイン等により、角が丸められていたり、一部の面が曲面で構成されていてもよい。そのような場合でも、上述した配置を極力維持するようにひずみゲージ３６９を配置することで、後述する各変形を検出することができる。但し、上記した中心軸Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３との関係（平行または垂直）がずれるにしたがって検出精度が低下する。
測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３、第３ひずみゲージ３６９ｃ３、第４ひずみゲージ３６９ｄ３、第５ひずみゲージ３６９ｅ３、第６ひずみゲージ３６９ｆ３が接続されて、ひずみゲージ３６９のひずみ量が電圧として出力される。測定モジュールひずみ検出回路３６５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ひずみ情報に変換される。そして、ひずみ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に入力されたひずみ情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５にひずみ情報として記憶される。
測定モジュールひずみ検出回路３６５を図１４に示す。測定モジュールひずみ検出回路３６５は、２つのブリッジ回路である第１検出回路３７３ａ３と第２検出回路３７３ｂ３とで構成されている。第１検出回路３７３ａ３の第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３の順に接続されている。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａ３および第２ひずみゲージ３６９ｂ３が電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。
第２検出回路３７３ｂ３の第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第４ひずみゲージ３６９ｄ３、第３ひずみゲージ３６９ｃ３の順に接続されている。即ち、第３ひずみゲージ３６９ｃ３および第４ひずみゲージ３６９ｄ３が電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第５ひずみゲージ３６９ｅ３、第６ひずみゲージ３６９ｆ３の順に接続されている。即ち、第５ひずみゲージ３６９ｅ３および第６ひずみゲージ３６９ｆ３が電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。
第２検出回路３７３ｂ３において、第３ひずみゲージ３７３ｃ３と第５ひずみゲージ３７３ｅ３は、対角の位置に接続され、第４ひずみゲージ３７３ｄ３と第６ひずみゲージ３７３ｆ３は、対角の位置に接続されている。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ３乃至第６ひずみゲージ３６９ｆ３は同じ抵抗値を有している。また、２つの固定抵抗Ｒは、ひずみゲージ３６９の圧縮又は伸長が生ずる前の抵抗値と同一の抵抗値を有する。
ひずみゲージ３６９の抵抗値は、公知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。また、ひずみゲージ３６９の検出方向は、配線が伸びている方向であり、上述したように第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３、第４ひずみゲージ３６９ｄ３、第６ひずみゲージ３６９ｆ３が、中心軸Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と平行な方向、第３ひずみゲージ３６９ｃ３、第５ひずみゲージ３６９ｅ３が、中心軸Ｃ２、Ｃ３と垂直な方向となる。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、ひずみゲージ３６９に抵抗値の変化は生じない。
このような特性を持つひずみゲージ３６９を使用した第１検出回路３７３ａ３は、第１ひずみゲージ３６９ａ３と第２ひずみゲージ３６９ｂ３が検出方向で圧縮または伸長されていない場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ３と第２ひずみゲージ３６９ｂ３との間の電位Ｖａｂと、２つの固定抵抗Ｒの間の電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第１ひずみゲージ３６９ａ３が圧縮され、第２ひずみゲージ３６９ｂ３が伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ３の抵抗値が減少して第２ひずみゲージ３６９ｂ３の抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂが高くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第１ひずみゲージ３６９ａ３が伸張され、第２ひずみゲージ３６９ｂ３が圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ３の抵抗値が増加して第２ひずみゲージ３６９ｂ３の抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂが低くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。
第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３ともに圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３ともに抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３ともに伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３ともに抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第２検出回路３７３ｂ３は、第３ひずみゲージ３６９ｃ３乃至第６ひずみゲージ３６９ｆ３が検出方向で圧縮または伸長されていない場合は、第３ひずみゲージ３６９ｃ３と第４ひずみゲージ３６９ｄ３との間の電位Ｖｃｄと、第５ひずみゲージ３６９ｅ３と第６ひずみゲージ３６９ｆ３との間の電位Ｖｅｆとの電位差はほぼゼロとなる。
第４ひずみゲージ３６９ｄ３が圧縮され、第３ひずみゲージ３６９ｃ３が伸張された場合は、第４ひずみゲージ３６９ｄ３の抵抗値が減少して第３ひずみゲージ３６９ｃ３の抵抗値が増加するために、電位Ｖｃｄが高くなる。このとき、第５ひずみゲージ３６９ｅ３が圧縮され、第６ひずみゲージ３６９ｆ３が伸張された場合は、第５ひずみゲージ３６９ｅ３の抵抗値が減少して第６ひずみゲージ３６９ｆ３の抵抗値が増加するために、電位Ｖｅｆが高くなり、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｅｆとの電位差はほぼゼロとなる。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ３が伸張され、第６ひずみゲージ３６９ｆ３が圧縮された場合は、第５ひずみゲージ３６９ｅ３の抵抗値が増加して第６ひずみゲージ３６９ｆ３の抵抗値が減少するために、電位Ｖｅｆが低くなり、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｅｆとの間に電位差が発生する。さらに、第５ひずみゲージ３６９ｅ３、第６ひずみゲージ３６９ｆ３が圧縮または伸張されていない場合は、電位Ｖｅｆは変化しないために、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｅｆとの間に電位差が発生する。
第４ひずみゲージ３６９ｄ３が伸張され、第３ひずみゲージ３６９ｃ３が圧縮された場合は、第４ひずみゲージ３６９ｄ３の抵抗値が増加して第３ひずみゲージ３６９ｃ３の抵抗値が減少するために、電位Ｖｃｄが低くなる。このとき、第５ひずみゲージ３６９ｅ３が圧縮され、第６ひずみゲージ３６９ｆ３が伸張された場合は、第５ひずみゲージ３６９ｅ３の抵抗値が減少して第６ひずみゲージ３６９ｆ３の抵抗値が増加するために、電位Ｖｅｆが高くなり、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｅｆとの間に電位差が発生する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ３が伸張され、第６ひずみゲージ３６９ｆ３が圧縮された場合は、第５ひずみゲージ３６９ｅ３の抵抗値が増加して第６ひずみゲージ３６９ｆ３の抵抗値が減少するために、電位Ｖｅｆが低くなり、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｅｆとの電位差はほぼゼロとなる。さらに、第５ひずみゲージ３６９ｅ３、第６ひずみゲージ３６９ｆ３が圧縮または伸張されていない場合は、電位Ｖｅｆは変化しないために、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｅｆとの間に電位差が発生する。
第４ひずみゲージ３６９ｄ３、第３ひずみゲージ３６９ｃ３が圧縮または伸張されていない場合は、第４ひずみゲージ３６９ｄ３、第３ひずみゲージ３６９ｃ３の抵抗値が変化しないために、電位Ｖｃｄは変化しない。このとき、第５ひずみゲージ３６９ｅ３が圧縮され、第６ひずみゲージ３６９ｆ３が伸張された場合は、第５ひずみゲージ３６９ｅ３の抵抗値が減少して第６ひずみゲージ３６９ｆ３の抵抗値が増加するために、電位Ｖｅｆが高くなり、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｅｆとの間に電位差が発生する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ３が伸張され、第６ひずみゲージ３６９ｆ３が圧縮された場合は、第５ひずみゲージ３６９ｅ３の抵抗値が増加して第６ひずみゲージ３６９ｆ３の抵抗値が減少するために、電位Ｖｅｆが低くなり、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｅｆとの間に電位差が発生する。
そこで、第１検出回路３７３ａ３の電位Ｖａｂが測定できる第１ひずみゲージ３６９ａ３と第２ひずみゲージ３６９ｂ３との接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第１検出回路３７３ａ３の出力（以降Ａ出力）とする。第２検出回路３７３ｂ３の電位Ｖｃｄが測定できる第３ひずみゲージ３６９ｃ３と第４ひずみゲージ３６９ｄ３との接続点と、電位Ｖｅｆが測定できる第５ひずみゲージ３６９ｅ３と第６ひずみゲージ３６９ｆ３との接続点と、を第２検出回路３７３ｂ３の出力（以降Ｂ出力）とする。このＡ出力とＢ出力がひずみ情報となる。
ここで、図１３のように配置され、図１４のように第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３、第３ひずみゲージ３６９ｃ３、第４ひずみゲージ３６９ｄ３、第５ひずみゲージ３６９ｅ３、第６ひずみゲージ３６９ｆ３が接続された測定モジュールひずみ検出回路３６５によって、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚを検出（測定）する方法を説明する。
まず、第１検出回路３７３ａ３のＡ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ３は圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂ３は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ３のＡ出力は正出力（電位Ｖａｂが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ３は伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂ３は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ３のＡ出力は負出力（電位Ｖａｂが低く電位Ｖｒが高い）となる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ３のＡ出力はゼロ（電位Ｖａｂと電位Ｖｒに電位差が無い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ３のＡ出力はゼロとなる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ３のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ３のＡ出力はゼロとなる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ３のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ３のＡ出力はゼロとなる。
以上のように、Ａ出力からは、曲げ変形ｘのみが検出される。即ち、第１検出回路３７３ａ３は、第１ひずみゲージ３６９ａ３および第２ひずみゲージ３６９ｂ３が接続され、クランク１０５に生じている回転方向ひずみを検出する。
次に、第２検出回路３７３ｂ３のＢ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ３は圧縮されるので抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄ３は伸張されるため抵抗値が増加する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ３は伸張されるので抵抗値が増加し、第６ひずみゲージ３６９ｆ３は圧縮されるため抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ３のＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ３は伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄ３は圧縮されるため抵抗値が減少する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ３は圧縮されるので抵抗値が減少し、第６ひずみゲージ３６９ｆ３は伸張されるため抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ３のＢ出力はゼロとなる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ３乃至第６ひずみゲージ３６９ｆ３は検出方向に圧縮も伸張もしないため抵抗値が変化しない。そのため、そのため、第２検出回路３７３ｂ３のＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ３乃至第６ひずみゲージ３６９ｆ３は検出方向に圧縮も伸張もしないため抵抗値が変化しない。そのため、そのため、第２検出回路３７３ｂ３のＢ出力はゼロとなる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ３は圧縮されるので抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄ３は伸張されるため抵抗値が増加する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ３は圧縮されるので抵抗値が減少し、第６ひずみゲージ３６９ｆ３は伸張されるため抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ３のＢ出力は正出力（電位Ｖｅｆが高く電位Ｖｃｄが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ３は伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄ３は圧縮されるため抵抗値が減少する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ３は伸張されるので抵抗値が増加し、第６ひずみゲージ３６９ｆ３は圧縮されるため抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ３のＢ出力は負出力（電位Ｖｅｆが低く電位Ｖｃｄが高い）となる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ３は検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値が変化せず、第４ひずみゲージ３６９ｄ３は伸張されるため抵抗値が増加する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ３は検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値が変化せず、第６ひずみゲージ３６９ｆ３は伸張されるため抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ３のＢ出力は正出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ３は検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値が変化せず、第４ひずみゲージ３６９ｄ３は伸張されるため抵抗値が増加する。一方、第５ひずみゲージ３６９ｅ３は検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値が変化せず、第６ひずみゲージ３６９ｆ３は伸張されるため抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ３のＢ出力は正出力となる。
以上のように、Ｂ出力からは、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚが検出される。即ち、第２検出回路３７３ｂ３は、第３ひずみゲージ３６９ｃ３乃至第６ひずみゲージ３６９ｆ３が接続され、クランク１０５に生じている引張方向ひずみを検出する。
そして、第１検出回路３７３ａ３のＡ出力と、第２検出回路３７３ｂ３のＢ出力から、推進力Ｆｔは第１の実施例に示した（１）式により、損失力Ｆｒは次の（７）式によりそれぞれ算出する。以下に（１）式を再掲する。
Ｆｔ＝ｐ（Ａ−Ａ０）＋ｑ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（１）
Ｆｒ＝−ｓ｜Ａ−Ａ０｜＋ｕ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（７）
ここで、ｐ、ｑ、ｓ、ｕは係数であり、第１の実施例に示した（３）〜（６）式からなる連立方程式により算出される値である。以下に（３）〜（６）式を再掲する。
ｍ＝ｐ（Ａｍ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（３）
０＝ｓ（Ａｍ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（４）
０＝ｐ（Ａｅ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（５）
ｍ＝ｓ（Ａｅ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（６）
係数ｐ、ｑ、ｓ、ｕおよびＡ０、Ｂ０は予め算出又は測定可能な値であるので、ＡおよびＢを（１）式および（７）式に代入することで推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒが算出できる。
また、（１）式ではＢ出力を用いてＡ出力の補正をしている。（７）式ではＡ出力を用いてＢ出力の補正をしている。即ち、後述する各式の算出を行っている測定モジュール制御部３５１が補正手段して機能している。これにより、第１検出回路３７３ａ３や第２検出回路３７３ｂ３に含まれる検出対象以外のひずみの影響を排除することができる。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ３と第２ひずみゲージ３６９ｂ３がクランク方向（中心軸Ｃ１と平行な方向）にずれが無い場合、Ａｅ＝Ａ０となりＢ出力による補正の必要がなくなる。
このようにして算出された推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは、第１の実施例と同様にサイクルコンピュータ２０１に送信される。測定モジュール制御部３５１における動作や、サイクルコンピュータ２０１及びケイデンスセンサ５０１の動作は、図７及び図８に示したフローチャートと同様である。
本実施例によれば、測定モジュール３０１は、自転車１のクランク１０５の内面１１９に設けられた第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３と、クランク１０５の上面１１７に設けられた第３ひずみゲージ３６９ｃ３、第４ひずみゲージ３６９ｄ３と、クランク１０５の下面１１８に設けられた第５ひずみゲージ３６９ｅ３、第６ひずみゲージ３６９ｆ３と、第１ひずみゲージ３６９ａ３および第２ひずみゲージ３６９ｂ３が接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｘを検出する第１検出回路３７３ａ３と、第３ひずみゲージ３６９ｃ３乃至第６ひずみゲージ３６９ｆ３が接続され、クランク１０５に生じている引張変形ｚを検出する第２検出回路３７３ｂ３と、を有している。そして、第１ひずみゲージ３６９ａ３、第２ひずみゲージ３６９ｂ３、第４ひずみゲージ３６９ｄ３および第６ひずみゲージ３６９ｆ３が、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられ、第３ひずみゲージ３６９ｃ３および第５ひずみゲージ３６９ｅ３が、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている。このようにすることにより、第１検出回路３７３ａ３で検出された曲げ変形ｘと、第２検出回路３７３ｂ３で検出された引張変形ｚからクランク１０５に加わっている推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。また、第１ひずみゲージ３６９ａ３と第２ひずみゲージ３６９ｂ３をクランク１０５の内面１１９に設けることで、ユーザの足と干渉することがない。
また、第１ひずみゲージ３６９ａ３および第２ひずみゲージ３６９ｂ３が、クランク１０５内面１１９の長手方向の中心軸Ｃ１に対して対称になるように設けられているので、曲げ変形ｘを精度良く検出することができる。
また、第１検出回路３７３ａ３および第２検出回路３７３ｂ３がブリッジ回路で構成され、第１ひずみゲージ３６９ａ３および第２ひずみゲージ３６９ｂ３が、第１検出回路３７３ａ３を構成するブリッジ回路において電源に対して直列に接続され、第３ひずみゲージ３６９ｃ３および第５ひずみゲージ３６９ｅ３、第４ひずみゲージ３６９ｄ３および第６ひずみゲージ３６９ｆ３が、第２検出回路３７３ｂ３を構成するブリッジ回路においてそれぞれ対角の位置に接続され、さらに、第１検出回路３７３ａ３を構成するブリッジ回路の第１ひずみゲージ３６９ａ３及び第２ひずみゲージ３６９ｂ３以外の抵抗素子が、固定抵抗Ｒで構成されているので、ブリッジ回路により、曲げ変形ｘや引張変形ｚを検出することができ、簡便な回路構成で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。
また、推進力Ｆｔの算出にねじれ変形ｒｚが作用しないので、ペダル１０３上の荷重位置が変化しても推進力Ｆｔが変化しない。
なお、上述した説明では、第３ひずみゲージ３６９ｃ３と第４ひずみゲージ３６９ｄ３を別々の素子として設けていたが、例えば十字状に互いに重ねられていてもよい。また、第５ひずみゲージ３６９ｅ３と第６ひずみゲージ３６９ｆ３を別々の素子として設けていたが、例えば十字状に互いに重ねられていてもよい。このようにすることにより、クランク１０５に設けるひずみゲージ３６９のサイズを小さくすることができる。また、第３ひずみゲージ３６９ｃ３と第４ひずみゲージ３６９ｄ３の並びの順序と、第５ひずみゲージ３６９ｅ３と第６ひずみゲージ３６９ｆ３の並びの順序は図１３の逆でもよく、特に限定されない。
また、第１検出回路３７３ａ３において、第１ひずみゲージ３６９ａ３と第２ひずみゲージ３６９ｂ３は接続順序が逆であってもよい。また、第２検出回路３７３ｂ３において、第３ひずみゲージ３６９ｃ３と第４ひずみゲージ３６９ｄ３は接続順序が逆であってもよいが、この場合は第５ひずみゲージ３６９ｅ３と第６ひずみゲージ３６９ｆ３の接続順序も入れ替える必要がある。つまり、第２検出回路３７３ｂ３において、対角の位置関係は維持しなければならない。
次に、本発明の第４の実施例にかかる測定装置を図１５乃至図１７を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、測定モジュール３０１の測定モジュールひずみ検出回路３６５の構成と、ひずみゲージ３６９の配置が異なる。本実施例のひずみゲージ３６９は、図１５に示すように、第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４、第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４、から構成されている。そして、ひずみゲージ３６９のそれぞれの端子は、測定モジュールひずみ検出回路３６５に接続されている。
図１６に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置を示す。ひずみゲージ３６９は、クランク１０５の内面１１９及び上面１１７に接着されている。クランク１０５の内面とは、クランク軸１０７が突設されている（接続されている）面であり、クランク１０５の回転運動により定義される円を含む平面を平行な面（側面）である。クランク１０５の上面１１７は、内面１１９および外面１２０と同じ方向に長手方向が延在（クランク１０５の回転運動により定義される円の径方向に延在）し、かつ内面１１９と直交する面の一方である。また、図１６には図示しないが、クランク１０５の外面１２０は、内面１１９と対向しペダルクランク軸１１５が突設されている（接続されている）面である。つまり、ペダル１０３が回転自在に設けられている面である。クランク１０５の下面１１８は、上面１１７と対向する面である。
第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂは、図１６（ａ）に示すように、クランク１０５の内面１１９に設けられている。そして、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂは、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して平行かつ、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して対称になるように設けられている。
第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄは、図１６（ｂ）に示すように、クランク１０５の上面１１７に設けられている。そして、第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄは、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、上面１１７の中心軸Ｃ２に対して平行かつ、上面１１７の中心軸Ｃ２に対して対称になるように設けられている。
即ち、クランク１０５の長手方向に延在する軸である中心軸Ｃ１、Ｃ２と平行な方向（図１６の縦方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と平行な方向が、第１ひずみゲージ３６９ａ４乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ４の検出方向となる。
なお、第１ひずみゲージ３６９ａ４乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ４の配置は図１６に限らない。つまり、中心軸Ｃ１、Ｃ２と平行の関係が維持されていれば他の配置でもよい。但し、第１ひずみゲージ３６９ａ４及び第２ひずみゲージ３６９ｂ４は、中心軸Ｃ１を挟んで対称に配置し、第３ひずみゲージ３６９ｃ４及び第４ひずみゲージ３６９ｄ４は、中心軸Ｃ２を挟んで対称に配置する方が、後述する各変形を精度良く検出できるので好ましい。
また、図１６では、クランク１０５を単純な直方体として説明しているが、デザイン等により、角が丸められていたり、一部の面が曲面で構成されていてもよい。そのような場合でも、上述した配置を極力維持するようにひずみゲージ３６９を配置することで、後述する各変形を検出することができる。但し、上記した中心軸Ｃ１、Ｃ２との関係（平行）がずれるにしたがって検出精度が低下する。
測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４、第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４が接続されて、ひずみゲージ３６９のひずみ量が電圧として出力される。測定モジュールひずみ検出回路３６５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ひずみ情報に変換される。そして、ひずみ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に入力されたひずみ情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５にひずみ情報として記憶される。
測定モジュールひずみ検出回路３６５を図１７に示す。測定モジュールひずみ検出回路３６５は、２つのブリッジ回路である第１検出回路３７３ａ４と第２検出回路３７３ｂ４とで構成されている。第１検出回路３７３ａ４の第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４の順に接続されている。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａ４および第２ひずみゲージ３６９ｂ４が電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。第２検出回路３７３ｂ４の第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４の順に接続されている。即ち、第３ひずみゲージ３６９ｃ４および第４ひずみゲージ３６９ｄ４が電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。
即ち、２つの固定抵抗Ｒは、第１検出回路３７３ａ４と第２検出回路３７３ｂ４とで共有している。ここで、２つの固定抵抗Ｒは同一の抵抗値を有している。また、２つの固定抵抗Ｒは、ひずみゲージ３６９の圧縮又は伸長が生ずる前の抵抗値と同一の抵抗値を有する。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ４乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ４は同じ抵抗値を有している。
ひずみゲージ３６９の抵抗値は、公知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。また、ひずみゲージ３６９の検出方向は、配線が伸びている方向であり、上述したように第１ひずみゲージ３６９ａ４乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ４は、中心軸Ｃ１、Ｃ２と平行な方向となる。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、ひずみゲージ３６９に抵抗値の変化は生じない。
このような特性を持つひずみゲージ３６９を使用した第１検出回路３７３ａ４は、第１ひずみゲージ３６９ａ４と第２ひずみゲージ３６９ｂ４が検出方向で圧縮または伸長されていない場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ４と第２ひずみゲージ３６９ｂ４との間の電位Ｖａｂと、２つの固定抵抗Ｒの間の電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第１ひずみゲージ３６９ａ４が圧縮され、第２ひずみゲージ３６９ｂ４が伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ４の抵抗値が減少して第２ひずみゲージ３６９ｂ４の抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂが高くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第１ひずみゲージ３６９ａ４が伸張され、第２ひずみゲージ３６９ｂ４が圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ４の抵抗値が増加して第２ひずみゲージ３６９ｂ４の抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂが低くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。
第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４ともに圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４ともに抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４ともに伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４ともに抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第２検出回路３７３ｂ４も第１検出回路３７３ａ４と同様の動作となる。つまり、第３ひずみゲージ３６９ｃ４が圧縮され、第４ひずみゲージ３６９ｄ４が伸張された場合は、電位Ｖｃｄが高くなり、電位Ｖｒは低くなり、電位Ｖｃｄと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第３ひずみゲージ３６９ｃ４が伸張され、第４ひずみゲージ３６９ｄ４が圧縮された場合は、電位Ｖｃｄが低くなり、電位Ｖｒは高くなり、電位Ｖｃｄと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４ともに圧縮された場合と、第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４ともに伸張された場合は、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
そこで、第１検出回路３７３ａ４の電位Ｖａｂが測定できる第１ひずみゲージ３６９ａ４と第２ひずみゲージ３６９ｂ４との接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第１検出回路３７３ａ４の出力（以降Ａ出力）とする。第２検出回路３７３ｂ４の電位Ｖｃｄが測定できる第３ひずみゲージ３６９ｃ４と第４ひずみゲージ３６９ｄ４との接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第２検出回路３７３ｂ４の出力（以降Ｂ出力）とする。このＡ出力とＢ出力がひずみ情報となる。
ここで、図１６のように配置され、図１７のように第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４、第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４が接続された測定モジュールひずみ検出回路３６５によって、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚを検出（測定）する方法を説明する。
まず、第１検出回路３７３ａ４のＡ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａは圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂ４は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ４のＡ出力は正出力（電位Ｖａｂが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ４は伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂ４は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ４のＡ出力は負出力（電位Ｖａｂが低く電位Ｖｒが高い）となる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ４のＡ出力はゼロ（電位Ｖａｂと電位Ｖｒに電位差が無い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ４のＡ出力はゼロとなる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ４のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ４のＡ出力はゼロとなる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ４のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ４のＡ出力はゼロとなる。
以上のように、Ａ出力からは、曲げ変形ｘのみが検出される。即ち、第１検出回路３７３ａ４は、第１ひずみゲージ３６９ａ４および第２ひずみゲージ３６９ｂ４が接続され、クランク１０５に生じている回転方向ひずみを検出する。
次に、第２検出回路３７３ｂ４のＢ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４ともに伸張されるのでともに抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ４のＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４ともに圧縮されるのでともに抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ４のＢ出力はゼロとなる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ４は圧縮されるので抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄ４は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ４のＢ出力は正出力（電位Ｖｃｄが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ４は伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄ４は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ４のＢ出力は負出力（電位Ｖｃｄが低く電位Ｖｒが高い）となる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４ともに伸張されるのでともに抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ４のＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４ともに圧縮されるのでともに抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ４のＢ出力はゼロとなる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４ともに伸張されるのでともに抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ４のＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４ともに伸張されるのでともに抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ４のＢ出力はゼロとなる。
以上のように、Ｂ出力からは、曲げ変形ｙが検出される。即ち、第２検出回路３７３ｂ４は、第３ひずみゲージ３６９ｃ４および第４ひずみゲージ３６９ｄ４が接続され、クランク１０５に生じている内外方向ひずみを検出する。
そして、第１検出回路３７３ａ４のＡ出力と、第２検出回路３７３ｂ４のＢ出力から、推進力Ｆｔは第１の実施例に示した（１）式により、損失力Ｆｒは次の（８）式によりそれぞれ算出する。以下に（１）式を再掲する。
Ｆｔ＝ｐ（Ａ−Ａ０）＋ｑ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（１）
Ｆｒ＝ｓ（Ａ−Ａ０）＋ｕ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（８）
ここで、ｐ、ｑ、ｓ、ｕは係数であり、第１の実施例に示した（３）〜（６）式からなる連立方程式により算出される値である。以下に（３）〜（６）式を再掲する。
ｍ＝ｐ（Ａｍ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（３）
０＝ｓ（Ａｍ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（４）
０＝ｐ（Ａｅ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（５）
ｍ＝ｓ（Ａｅ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（６）
係数ｐ、ｑ、ｓ、ｕおよびＡ０、Ｂ０は予め算出又は測定可能な値であるので、ＡおよびＢを（１）式および（８）式に代入することで推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒが算出できる。
また、（１）式ではＢ出力を用いてＡ出力の補正をしている。（８）式ではＡ出力を用いてＢ出力の補正をしている。即ち、各式の算出を行っている測定モジュール制御部３５１が補正手段して機能している。これにより、第１検出回路３７３ａ４や第２検出回路３７３ｂ４に含まれる検出対象以外のひずみの影響を排除することができる。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ４と第２ひずみゲージ３６９ｂ４がクランク方向（中心軸Ｃ１と平行な方向）にずれが無い場合、Ａｅ＝Ａ０となりＢ出力による補正の必要がなくなる。また、第３ひずみゲージ３６９ｃ４と第４ひずみゲージ３６９ｄ４がクランク方向にずれが無い場合、Ｂｅ＝Ｂ０となりＡ出力による補正の必要がなくなる。
このようにして算出された推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは、第１の実施例と同様にサイクルコンピュータ２０１に送信される。測定モジュール制御部３５１における動作や、サイクルコンピュータ２０１及びケイデンスセンサ５０１の動作は、図７及び図８に示したフローチャートと同様である。
本実施例によれば、測定モジュール３０１は、自転車１のクランク１０５の内面１１９に設けられた第１ひずみゲージ３６９ａ４、第２ひずみゲージ３６９ｂ４と、クランク１０５の上面１１７に設けられた第３ひずみゲージ３６９ｃ４、第４ひずみゲージ３６９ｄ４と、第１ひずみゲージ３６９ａ４および第２ひずみゲージ３６９ｂ４が接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｘを検出する第１検出回路３７３ａ４と、第３ひずみゲージ３６９ｃ４および第４ひずみゲージ３６９ｄ４が接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｙを検出する第２検出回路３７３ｂ４と、を有している。そして、第１ひずみゲージ３６９ａ４乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ４が、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられている。このようにすることにより、第１検出回路３７３ａ４で検出された曲げ変形ｘと、第２検出回路３７３ｂ４で検出された曲げ変形ｙからクランク１０５に加わっている推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。また、第１ひずみゲージ３６９ａ４と第２ひずみゲージ３６９ｂ４をクランク１０５の内面１１９に設けることで、ユーザの足と干渉することがない。
また、第１ひずみゲージ３６９ａ４および第２ひずみゲージ３６９ｂ４が、クランク１０５内面１１９の長手方向の中心軸Ｃ１に対して対称になるように設けられているので、曲げ変形ｘを精度良く検出することができる。
また、第３ひずみゲージ３６９ｃ４および第４ひずみゲージ３６９ｄ４が、クランク１０５上面１１７の長手方向の中心軸Ｃ２に対して対称になるように設けられているので、曲げ変形ｙを精度良く検出することができる。
また、第１検出回路３７３ａ４および第２検出回路３７３ｂ４がブリッジ回路で構成され、第１ひずみゲージ３６９ａ４および第２ひずみゲージ３６９ｂ４が、第１検出回路３７３ａ４を構成するブリッジ回路において電源に対して直列に接続され、第３ひずみゲージ３６９ｃ４および第４ひずみゲージ３６９ｄ４が、第２検出回路３７３ｂ４を構成するブリッジ回路において電源に対して直列に接続され、さらに、第１検出回路３７３ａ４を構成するブリッジ回路および第２検出回路３７３ｂ４を構成するブリッジ回路の第１ひずみゲージ３６９ａ４乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ４以外の抵抗素子が、固定抵抗Ｒで構成されているので、ブリッジ回路により、曲げ変形ｘや曲げ変形ｙを検出することができ、簡便な回路構成で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。
また、固定抵抗Ｒが、第１検出回路と第２検出回路とで共有しているので、第１検出回路と第２検出回路とを事実上１つの回路とすることができ、回路をさらに簡便にすることができる。
また、推進力Ｆｔの算出にねじれ変形ｒｚが作用しないので、ペダル１０３上の荷重位置が変化しても推進力Ｆｔが変化しない。
また、第１検出回路３７３ａ４において、第１ひずみゲージ３６９ａ４と第２ひずみゲージ３６９ｂ４は接続順序が逆であってもよい。また、第２検出回路３７３ｂ４において、第３ひずみゲージ３６９ｃ４と第４ひずみゲージ３６９ｄ４は接続順序が逆であってもよい。
次に、本発明の第５の実施例にかかる測定装置を図１８乃至図２１を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、測定モジュール３０１の測定モジュールひずみ検出回路３６５の構成と、ひずみゲージ３６９の配置が異なる。本実施例のひずみゲージ３６９は、図１８に示すように、第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５、第３ひずみゲージ３６９ｃ５、第４ひずみゲージ３６９ｄ５から構成されている。そして、ひずみゲージ３６９のそれぞれの端子は、測定モジュールひずみ検出回路３６５に接続されている。
図１９に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置を示す。ひずみゲージ３６９は、クランク１０５の内面１１９に接着されている。クランク１０５の内面とは、クランク軸１０７が突設されている（接続されている）面であり、クランク１０５の回転運動により定義される円を含む平面と平行な面（側面）である。また、図１９には図示しないが、クランク１０５の外面１２０は、内面１１９と対向しペダルクランク軸１１５が突設されている（接続されている）面である。つまり、ペダル１０３が回転自在に設けられている面である。クランク１０５の上面１１７は、内面１１９および外面１２０と同じ方向に長手方向が延在し、かつ内面１１９および外面１２０と直交する面の一方である。クランク１０５の下面１１８は、上面１１７と対向する面である。
第１ひずみゲージ３６９ａ５と第２ひずみゲージ３６９ｂ５は、互いに直交かつ重ねられて（重層して）配置されている。また、第１ひずみゲージ３６９ａ５の検出方向と第２ひずみゲージ３６９ｂ５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、第１ひずみゲージ３６９ａ５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。第２ひずみゲージ３６９ｂ５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。また、第１ひずみゲージ３６９ａ５と第２ひずみゲージ３６９ｂ５が重ねられた交点部分が内面１１９の中心軸Ｃ１上となるように配置されている。つまり、第１ひずみゲージ３６９ａ５と第２ひずみゲージ３６９ｂ５は、中心軸Ｃ１を中心として対称となるように配置されている。
第３ひずみゲージ３６９ｃ５は、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して平行かつ、中心軸Ｃ１上に設けられている。第４ひずみゲージ３６９ｄ５は、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して垂直かつ、中心軸Ｃ１上に設けられている。
即ち、クランク１０５の長手方向に延在する軸である中心軸Ｃ１と平行な方向（図１９の縦方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と平行な方向が、第３ひずみゲージ３６９ｃ５の検出方向となり、中心軸Ｃ１と垂直な方向（図１９の横方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と垂直な方向が、第４ひずみゲージ３６９ｄ５の検出方向となる。したがって、第３ひずみゲージ３６９ｃ５と第４ひずみゲージ３６９ｄ５は検出方向が互いに直交している。
なお、第１ひずみゲージ３６９ａ５乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ５の配置は図１９に限らない。つまり、第３ひずみゲージ３６９ｃ５及び第４ひずみゲージ３６９ｄ５は、中心軸Ｃ１と平行または垂直の関係が維持され、第１ひずみゲージ３６９ａ５及び第２ひずみゲージ３６９ｂ５は、互いに直交し、中心軸Ｃ１と４５度の関係が維持されていれば他の配置でもよい。但し、中心軸Ｃ１上に配置する方が、後述する各変形を精度良く検出できるので好ましい。
また、図１９では、クランク１０５を単純な直方体として説明しているが、デザイン等により、角が丸められていたり、一部の面が曲面で構成されていてもよい。そのような場合でも、上述した配置を極力維持するようにひずみゲージ３６９を配置することで、後述する各変形を検出することができる。但し、上記した中心軸Ｃ１との関係（平行または垂直または４５度）と、第１ひずみゲージ３６９ａ５及び第２ひずみゲージ３６９ｂ５が互いに直交する関係にあることがずれるにしたがって検出精度が低下する。
測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５、第３ひずみゲージ３６９ｃ５、第４ひずみゲージ３６９ｄ５が接続されて、ひずみゲージ３６９のひずみ量が電圧として出力される。測定モジュールひずみ検出回路３６５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ひずみ情報に変換される。そして、ひずみ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に入力されたひずみ情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５にひずみ情報として記憶される。
測定モジュールひずみ検出回路３６５を図２０に示す。測定モジュールひずみ検出回路３６５は、２つのブリッジ回路である第１検出回路３７３ａ５と第２検出回路３７３ｂ５とで構成されている。第１検出回路３７３ａ５の第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第２ひずみゲージ３６９ｂ５、第１ひずみゲージ３６９ａ５の順に接続されている。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａ５および第２ひずみゲージ３６９ｂ５が電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。第２検出回路３７３ｂ５の第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第３ひずみゲージ３６９ｃ５、第４ひずみゲージ３６９ｄ５の順に接続されている。即ち、第３ひずみゲージ３６９ｃ５および第４ひずみゲージ３６９ｄ５が電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。
即ち、２つの固定抵抗Ｒは、第１検出回路３７３ａ５と第２検出回路３７３ｂ５とで共有している。ここで、２つの固定抵抗Ｒは同一の抵抗値を有している。また、２つの固定抵抗Ｒは、ひずみゲージ３６９の圧縮又は伸長が生ずる前の抵抗値と同一の抵抗値を有する。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ５乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ５は同じ抵抗値を有している。
ひずみゲージ３６９の抵抗値は、公知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。また、ひずみゲージ３６９の検出方向は、配線が伸びている方向であり、上述したように第３ひずみゲージ３６９ｃ５が、中心軸Ｃ１と平行な方向、第４ひずみゲージ３６９ｄ５が、中心軸Ｃ１と垂直な方向となる。第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５が、４５度の方向となる。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、ひずみゲージ３６９に抵抗値の変化は生じない。
このような特性を持つひずみゲージ３６９を使用した第１検出回路３７３ａ５は、第１ひずみゲージ３６９ａ５と第２ひずみゲージ３６９ｂ５の検出方向で圧縮または伸長されていない場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ５と第２ひずみゲージ３６９ｂ５との間の電位Ｖａｂと、２つの固定抵抗Ｒの間の電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第１ひずみゲージ３６９ａ５が圧縮され、第２ひずみゲージ３６９ｂ５が伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ５の抵抗値が減少して第２ひずみゲージ３６９ｂ５の抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂが低くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第１ひずみゲージ３６９ａ５が伸張され、第２ひずみゲージ３６９ｂ５が圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ５の抵抗値が増加して第２ひずみゲージ３６９ｂ５の抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂが高くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。
第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５ともに圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５ともに抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５ともに伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５ともに抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第２検出回路３７３ｂ５も第１検出回路３７３ａ５と同様の動作となる。つまり、第３ひずみゲージ３６９ｃ５が圧縮され、第４ひずみゲージ３６９ｄ５が伸張された場合は、電位Ｖｃｄが高くなり、電位Ｖｒは低くなり、電位Ｖｃｄと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第３ひずみゲージ３６９ｃ５が伸張され、第４ひずみゲージ３６９ｄ５が圧縮された場合は、電位Ｖｃｄが低くなり、電位Ｖｒは高くなり、電位Ｖｃｄと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第３ひずみゲージ３６９ｃ５、第４ひずみゲージ３６９ｄ５ともに圧縮された場合と、第３ひずみゲージ３６９ｃ５、第４ひずみゲージ３６９ｄ５ともに伸張された場合は、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
そこで、第１検出回路３７３ａ５の電位Ｖａｂが測定できる第１ひずみゲージ３６９ａ５と第２ひずみゲージ３６９ｂ５との接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第１検出回路３７３ａ５の出力（以降Ａ出力）とする。第２検出回路３７３ｂ５の電位Ｖｃｄが測定できる第３ひずみゲージ３６９ｃ５と第４ひずみゲージ３６９ｄ５との接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第２検出回路３７３ｂ５の出力（以降Ｂ出力）とする。このＡ出力とＢ出力がひずみ情報となる。
ここで、図１９のように配置され、図２０のように第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５、第３ひずみゲージ３６９ｃ５、第４ひずみゲージ３６９ｄ５が接続された測定モジュールひずみ検出回路３６５によって、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚを検出（測定）する方法を説明する。
まず、第１検出回路３７３ａ５のＡ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、図２１に示したように、第１ひずみゲージ３６９ａ５の一端は伸張されるが、他端は圧縮される。その結果、第１ひずみゲージ３６９ａ５内部で伸長及び圧縮の両方が生じ第１ひずみゲージ３６９ａ５の抵抗値は変化しない。第２ひずみゲージ３６９ｂ５も同様である。そのため、第１検出回路３７３ａ５のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合も同様に、第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５ともに伸張及び圧縮の両方が生じ抵抗値は変化しない。そのため、第１検出回路３７３ａ５のＡ出力はゼロとなる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ５のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ５のＡ出力はゼロとなる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ５のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ５のＡ出力はゼロとなる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ５は伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂ５は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ５のＡ出力は正出力（電位Ｖａｂが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ５は圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂ５は伸張されるので抵抗値が圧縮する。そのため、第１検出回路３７３ａ５のＡ出力は負出力（電位Ｖａｂが低く電位Ｖｒが高い）となる。
以上のように、Ａ出力からは、ねじれ変形ｒｚのみが検出される。即ち、第１検出回路３７３ａ５は、第１ひずみゲージ３６９ａ５および第２ひずみゲージ３６９ｂ５が接続され、クランク１０５に生じているねじれ方向ひずみを検出する。
次に、第２検出回路３７３ｂ５のＢ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ５、第４ひずみゲージ３６９ｄ５は曲がるだけのため、検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂ５のＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ５、第４ひずみゲージ３６９ｄ５は曲がるだけのため、検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂ５のＢ出力はゼロとなる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ５は圧縮されるので抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄ５は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ５のＢ出力は正出力（電位Ｖｃｄが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ５は伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄ５は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ５のＢ出力は負出力（電位Ｖｃｄが低く電位Ｖｒが高い）となる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ５は伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄ５は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ５のＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ５は圧縮されるので抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄ５は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ５のＢ出力は正出力となる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ５は伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄ５は検出方向に変形しないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂ５のＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ５は伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄ５は検出方向に変形しないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂ５のＢ出力は負出力となる。
以上のように、Ｂ出力からは、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚが検出される。即ち、第２検出回路３７３ｂ５は、第３ひずみゲージ３６９ｃ５および第４ひずみゲージ３６９ｄ５が接続され、クランク１０５に生じている内外方向ひずみまたは引張方向ひずみを検出する。
そして、第１検出回路３７３ａ５のＡ出力と、第２検出回路３７３ｂ５のＢ出力から、推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは、第１の実施例に示した（１）式と（２）式によりそれぞれ算出する。なお、引張変形ｚは曲げ変形ｙと比較すると非常に小さいので無視することができる。以下に（１）、（２）式を再掲する。
Ｆｔ＝ｐ（Ａ−Ａ０）＋ｑ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（１）
Ｆｒ＝ｓ｜Ａ−Ａ０｜＋ｕ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（２）
ここで、ｐ、ｑ、ｓ、ｕは係数であり、第１の実施例に示した（３）〜（６）式からなる連立方程式により算出される値である。以下に（３）〜（６）式を再掲する。
ｍ＝ｐ（Ａｍ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（３）
０＝ｓ（Ａｍ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（４）
０＝ｐ（Ａｅ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（５）
ｍ＝ｓ（Ａｅ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（６）
係数ｐ、ｑ、ｓ、ｕおよびＡ０、Ｂ０は予め算出又は測定可能な値であるので、ＡおよびＢを（１）式および（２）式に代入することで推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒが算出できる。
また、（１）式ではＢ出力を用いてＡ出力の補正をしている。（２）式ではＡ出力を用いてＢ出力の補正をしている。即ち、各式の算出を行っている測定モジュール制御部３５１が補正手段して機能している。これにより、第１検出回路３７３ａ５や第２検出回路３７３ｂ５に含まれる検出対象以外のひずみの影響を排除することができる。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ５と第２ひずみゲージ３６９ｂ５がクランク方向（中心軸Ｃ１と平行な方向）にずれが無い場合、Ａｅ＝Ａ０となりＢ出力による補正の必要がなくなる。
このようにして算出された推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは、第１の実施例と同様にサイクルコンピュータ２０１に送信される。測定モジュール制御部３５１における動作や、サイクルコンピュータ２０１及びケイデンスセンサ５０１の動作は、図７及び図８に示したフローチャートと同様である。
本実施例によれば、測定モジュール３０１は、自転車１のクランク１０５の内面１１９に設けられた第１ひずみゲージ３６９ａ５、第２ひずみゲージ３６９ｂ５、第３ひずみゲージ３６９ｃ５及び第４ひずみゲージ３６９ｄ５と、第１ひずみゲージ３６９ａ５および第２ひずみゲージ３６９ｂ５が接続され、クランクに生じているねじれ変形ｒｚを検出する第１検出回路３７３ａ５と、第３ひずみゲージ３６９ｃ５および第４ひずみゲージ３６９ｄ５が接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出する第２検出回路３７３ｂ５と、を有している。そして、第１ひずみゲージ３６９ａ５および第２ひずみゲージ３６９ｂ５が、検出方向が互いに直交するとともに、第１ひずみゲージ３６９ａ５および第２ひずみゲージ３６９ｂ５の検出方向の中間方向がクランク１０５の長手方向にとなるように設けられ、第３ひずみゲージ３６９ｃ５が、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられ、第４ひずみゲージ３６９ｄ５が、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている。このようにすることにより、第１検出回路３７３ａ５で検出されたねじれ変形ｒｚと、第２検出回路３７３ｂ５で検出された曲げ変形ｙおよび引張変形ｚからクランク１０５に加わっている推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。また、第１ひずみゲージ３６９ａ５乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ５がクランク１０５の内面１１９のみに設けられているので、１つの面のみで推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができ、また、内面１１９に設けることで、ユーザの足と干渉することがない。
また、第１ひずみゲージ３６９ａ５および第２ひずみゲージ３６９ｂ５が、互いに重ねられているので、ひずみゲージ３６９のサイズを小さくすることができる。
また、第１検出回路３７３ａ５および第２検出回路３７３ｂ５がブリッジ回路で構成され、第１ひずみゲージ３６９ａ５および第２ひずみゲージ３６９ｂ５が、第１検出回路３７３ａ５を構成するブリッジ回路において電源に対して直列に接続され、第３ひずみゲージ３６９ｃ５および第４ひずみゲージ３６９ｄ５が、第２検出回路３７３ｂ５を構成するブリッジ回路において電源に対して直列に接続され、さらに、第１検出回路３７３ａ５を構成するブリッジ回路および第２検出回路３７３ｂ５を構成するブリッジ回路の第１ひずみゲージ３６９ａ５乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ５以外の抵抗素子が、固定抵抗Ｒで構成されているので、ブリッジ回路により、曲げ変形ｘや曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出することができ、簡便な回路構成で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。
また、固定抵抗Ｒが、第１検出回路と第２検出回路とで共有しているので、第１検出回路と第２検出回路とを事実上１つの回路とすることができ、回路をさらに簡便にすることができる。
なお、上述した説明では、第３ひずみゲージ３６９ｃ５と第４ひずみゲージ３６９ｄ５を別々の素子として設けていたが、例えば十字状に互いに重ねられていてもよい。このようにすることにより、クランク１０５に設けるひずみゲージ３６９のサイズを小さくすることができる。また、第１ひずみゲージ３６９ａ５乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ５が全て重ねられていてもよい。この場合は、ひずみゲージ３６９を非常に小さくすることができる。あるいは、第１ひずみゲージ３６９ａ５と第２ひずみゲージ３６９ｂ５を重ねずに個別に配置してもよい。
また、第１ひずみゲージ３６９ａ５乃至第４ひずみゲージ３６９ｄ５の並びの順序は図１９に示した順序でなくてもよく特に限定されない。
また、図２０では、２つのブリッジ回路を１つの回路に合わせた回路としていたが、別の回路として２つのブリッジ回路に分けてもよい。その場合、固定抵抗Ｒは、それぞれの回路に２つずつ必要となる。
また、第１検出回路３７３ａ５において、第１ひずみゲージ３６９ａ５と第２ひずみゲージ３６９ｂ５は接続順序が逆であってもよい。第２検出回路３７３ｂ５において、第３ひずみゲージ３６９ｃ５と第４ひずみゲージ３６９ｄ５は接続順序が逆であってもよい。
次に、本発明の第６の実施例にかかる測定装置を図２２乃至図２５を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、測定モジュール３０１の測定モジュールひずみ検出回路３６５の構成と、ひずみゲージ３６９の配置が異なる。本実施例のひずみゲージ３６９は、図２２に示すように、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６、第３ひずみゲージ３６９ｃ６から構成されている。そして、ひずみゲージ３６９のそれぞれの端子は、測定モジュールひずみ検出回路３６５に接続されている。
図２３に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置を示す。ひずみゲージ３６９は、クランク１０５の内面１１９に接着されている。クランク１０５の内面とは、クランク軸１０７が突設されている（接続されている）面であり、クランク１０５の回転運動により定義される円を含む平面と平行な面（側面）である。また、図２３には図示しないが、クランク１０５の外面１２０は、内面１１９と対向しペダルクランク軸１１５が突設されている（接続されている）面である。つまり、ペダル１０３が回転自在に設けられている面である。クランク１０５の上面１１７は、内面１１９および外面１２０と同じ方向に長手方向が延在し、かつ内面１１９および外面１２０と直交する面の一方である。クランク１０５の下面１１８は、上面１１７と対向する面である。
第１ひずみゲージ３６９ａ６と第２ひずみゲージ３６９ｂ６は、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して平行かつ、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して対称になるように設けられている。第３ひずみゲージ３６９ｃ６は、中心軸Ｃ１上に設けられ、検出方向が中心軸Ｃ１に対して垂直かつ、第１ひずみゲージ３６９ａ６と第２ひずみゲージ３６９ｂ６に挟まれるように設けられている。
即ち、クランク１０５の長手方向に延在する軸である中心軸Ｃ１と平行な方向（図２３の縦方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と平行な方向が、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６の検出方向となり、中心軸Ｃ１と垂直な方向（図２３の横方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と垂直な方向が、第３ひずみゲージ３６９ｃ６の検出方向となる。したがって、第１ひずみゲージ３６９ａ６及び第２ひずみゲージ３６９ｂ６と、第３ひずみゲージ３６９ｃ６は検出方向が互いに直交している。
なお、第１ひずみゲージ３６９ａ６乃至第３ひずみゲージ３６９ｃ６の配置は図２３に限らない。つまり、中心軸Ｃ１と平行または垂直の関係が維持されていれば他の配置でもよい。但し、第１ひずみゲージ３６９ａ６及び第２ひずみゲージ３６９ｂ６は、中心軸Ｃ１を挟んで対称に配置し、第３ひずみゲージ３６９ｃ６は、中心軸Ｃ１上に配置する方が、後述する各変形を精度良く検出できるので好ましい。
また、図２３では、クランク１０５を単純な直方体として説明しているが、デザイン等により、角が丸められていたり、一部の面が曲面で構成されていてもよい。そのような場合でも、上述した配置を極力維持するようにひずみゲージ３６９を配置することで、後述する各変形を検出することができる。但し、上記した中心軸Ｃ１との関係（平行または垂直）がずれるにしたがって検出精度が低下する。
測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６、第３ひずみゲージ３６９ｃ６が接続されて、ひずみゲージ３６９のひずみ量が電圧として出力される。測定モジュールひずみ検出回路３６５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ひずみ情報に変換される。そして、ひずみ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に入力されたひずみ情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５にひずみ情報として記憶される。
測定モジュールひずみ検出回路３６５を図２４に示す。測定モジュールひずみ検出回路３６５は、２つのブリッジ回路である第１検出回路３７３ａ６と第２検出回路３７３ｂ６とで構成されている。第１検出回路３７３ａ６の第１系統側では、電源Ｖｃｃ側から順に、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６の順に接続されている。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａ６および第２ひずみゲージ３６９ｂ６が電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃ側から順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。第２検出回路３７３ｂ６の第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第３ひずみゲージ３６９ｃ６、第１検出回路３７３ａ６の順に接続されている。即ち、第１検出回路３７３ａ６が、第２検出回路３７３ｂ６の第３ひずみゲージ３６９ｃ６と電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗２Ｒの順に接続されている。
第１検出回路３７３ａ６は、電源Ｖｃｃ側が第３ひずみゲージ３６９ｃ６と接続されている。このようにすることで、第２検出回路３７３ｂ６としてみた場合、電源Ｖｃｃ、第３ひずみゲージ３６９ｃ６、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６の順に直列接続される。また、３つの固定抵抗Ｒは同じ抵抗値かつ第１ひずみゲージ３６９ａ６乃至第３ひずみゲージ３６９ｃ６の抵抗値よりも非常に大きい関係（例えばひずみゲージ３６９の抵抗値が１ｋΩの場合、固定抵抗Ｒの抵抗値は１００ｋΩ以上）にある。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａ６乃至第３ひずみゲージ３６９ｃ６の抵抗値をＧＲとすると、Ｒ≫ＧＲの関係となっている。また、固定抵抗２Ｒは固定抵抗Ｒの２倍の抵抗値を有する。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ６乃至第３ひずみゲージ３６９ｃ６は同じ抵抗値を有している。このようにすることで、無負荷の際に第１検出回路３７３ａ６の固定抵抗Ｒには殆ど電流が流れなくなり、第１ひずみゲージ３６９ａ６乃至第３ひずみゲージ３６９ｃ６に流れる電流の大きさを等しくすることができる。
ひずみゲージ３６９の抵抗値は、公知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。また、ひずみゲージ３６９の検出方向は、配線が伸びている方向であり、上述したように第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６が、中心軸Ｃ１と平行な方向、第３ひずみゲージ３６９ｃ６が、中心軸Ｃ１と垂直な方向となる。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、ひずみゲージ３６９に抵抗値の変化は生じない。
このような特性を持つひずみゲージ３６９を使用した第１検出回路３７３ａ６は、第１ひずみゲージ３６９ａ６と第２ひずみゲージ３６９ｂ６の検出方向で圧縮または伸長されていない場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ６と第２ひずみゲージ３６９ｂ６との間の電位Ｖａｂと、２つの固定抵抗Ｒの間の電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第１ひずみゲージ３６９ａ６が圧縮され、第２ひずみゲージ３６９ｂ６が伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ６の抵抗値が減少して第２ひずみゲージ３６９ｂ６の抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂが高くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第１ひずみゲージ３６９ａ６が伸張され、第２ひずみゲージ３６９ｂ６が圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ６の抵抗値が増加して第２ひずみゲージ３６９ｂ６の抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂが低くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。
第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６ともに圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６ともに抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６ともに伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６ともに抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第２検出回路３７３ｂ６は、第３ひずみゲージ３６９ｃ６の検出方向で圧縮または伸長されていない場合は、第３ひずみゲージ３６９ｃ６と第１検出回路３７３ａ６との間の電位Ｖｃと、固定抵抗Ｒと固定抵抗２Ｒとの間の電位Ｖ２ｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第３ひずみゲージ３６９ｃ６が圧縮された場合は、第３ひずみゲージ３６９ｃ６の抵抗値が減少するために、電位Ｖｃが高くなり、電位Ｖ２ｒは変化しない。つまり、電位Ｖｃと電位Ｖ２ｒとの間に電位差が発生する。第３ひずみゲージ３６９ｃ６が伸張された場合は、第３ひずみゲージ３６９ｃ６の抵抗値が増加するために、電位Ｖｃが低くなり、電位Ｖ２ｒは変化しない。つまり、電位Ｖｃと電位Ｖ２ｒとの間に電位差が発生する。
そこで、第１検出回路３７３ａ６の電位Ｖａｂが測定できる第１ひずみゲージ３６９ａ６と第２ひずみゲージ３６９ｂ６との接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第１検出回路３７３ａ６の出力（以降Ａ出力）とする。第２検出回路３７３ｂ６の電位Ｖｃが測定できる第３ひずみゲージ３６９ｃ６と第１検出回路３７３ａ６との接続点と、電位Ｖ２ｒが測定できる固定抵抗Ｒと固定抵抗２Ｒとの接続点と、を第２検出回路３７３ｂ６の出力（以降Ｂ出力）とする。このＡ出力とＢ出力がひずみ情報となる。
ここで、図２３のように配置され、図２４のように第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６、第３ひずみゲージ３６９ｃ６が接続された測定モジュールひずみ検出回路３６５によって、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚを検出（測定）する方法を説明する。
まず、第１検出回路３７３ａ６のＡ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６は圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂ６は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ６のＡ出力は正出力（電位Ｖａｂが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６は伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂ６は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ６のＡ出力は負出力（電位Ｖａｂが低く電位Ｖｒが高い）となる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ６のＡ出力はゼロ（電位Ｖａｂと電位Ｖｒに電位差が無い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ６のＡ出力はゼロとなる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ６のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ６のＡ出力はゼロとなる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ６のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ６のＡ出力はゼロとなる。
以上のように、Ａ出力からは、曲げ変形ｘのみが検出される。即ち、第１検出回路３７３ａ６は、第１ひずみゲージ３６９ａ６および第２ひずみゲージ３６９ｂ６が接続され、クランク１０５に生じている回転方向ひずみを検出する。
次に、第２検出回路３７３ｂのＢ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６は圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂ６は伸張されるので抵抗値が増加し、第３ひずみゲージ３６９ｃ６は検出方向で圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂ６のＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６は伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂ６は圧縮されるので抵抗値が減少し、第３ひずみゲージ３６９ｃ６は検出方向で圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂ６のＢ出力はゼロとなる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６は圧縮されるので抵抗値が減少し、第３ひずみゲージ３６９ｃ６は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ６のＢ出力は正出力（電位Ｖｃが高く電位Ｖ２ｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６は伸張されるので抵抗値が増加し、第３ひずみゲージ３６９ｃ６は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ６のＢ出力は負出力（電位Ｖｃが低く電位Ｖ２ｒが高い）となる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６は伸張されるので抵抗値が増加し、第３ひずみゲージ３６９ｃ６は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ６のＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６は圧縮されるので抵抗値が減少し、第３ひずみゲージ３６９ｃ６は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ６のＢ出力は正出力となる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６は伸張されるので抵抗値が増加し、第３ひずみゲージ３６９ｃ６は検出方向で圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂ６のＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６は伸張されるので抵抗値が増加し、第３ひずみゲージ３６９ｃ６は検出方向で圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂ６のＢ出力は負出力となる。
以上のように、Ｂ出力からは、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚが検出される。即ち、第２検出回路３７３ｂ６は、第３ひずみゲージ３６９ｃ６が接続され、クランク１０５に生じている内外方向ひずみまたは引張方向ひずみを検出する。
そして、第１検出回路３７３ａ６のＡ出力と、第２検出回路３７３ｂ６のＢ出力から、推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは、第１の実施例に示した（１）式と（２）式によりそれぞれ算出する。なお、引張変形ｚは曲げ変形ｙと比較すると非常に小さいので無視することができる。以下に（１）、（２）式を再掲する。
Ｆｔ＝ｐ（Ａ−Ａ０）＋ｑ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（１）
Ｆｒ＝ｓ｜Ａ−Ａ０｜＋ｕ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（２）
ここで、ｐ、ｑ、ｓ、ｕは係数であり、第１の実施例に示した（３）〜（６）式からなる連立方程式により算出される値である。以下に（３）〜（６）式を再掲する。
ｍ＝ｐ（Ａｍ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（３）
０＝ｓ（Ａｍ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（４）
０＝ｐ（Ａｅ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（５）
ｍ＝ｓ（Ａｅ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（６）
係数ｐ、ｑ、ｓ、ｕおよびＡ０、Ｂ０は予め算出又は測定可能な値であるので、ＡおよびＢを（１）式および（２）式に代入することで推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒが算出できる。
また、（１）式ではＢ出力を用いてＡ出力の補正をしている。（２）式ではＡ出力を用いてＢ出力の補正をしている。即ち、各式の算出を行っている測定モジュール制御部３５１が補正手段して機能している。これにより、第１検出回路３７３ａ６や第２検出回路３７３ｂ６に含まれる検出対象以外のひずみの影響を排除することができる。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ６と第２ひずみゲージ３６９ｂ６がクランク方向（中心軸Ｃ１と平行な方向）にずれが無い場合、Ａｅ＝Ａ０となりＢ出力による補正の必要がなくなる。
このようにして算出された推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは、第１の実施例と同様にサイクルコンピュータ２０１に送信される。測定モジュール制御部３５１における動作や、サイクルコンピュータ２０１及びケイデンスセンサ５０１の動作は、図７及び図８に示したフローチャートと同様である。
本実施例によれば、測定モジュール３０１は、自転車１のクランク１０５の内面１１９に設けられた第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６及び第３ひずみゲージ３６９ｃ６と、第１ひずみゲージ３６９ａ６および第２ひずみゲージ３６９ｂ６が接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｘを検出する第１検出回路３７３ａ６と、第３ひずみゲージ３６９ｃ６が接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出する第２検出回路３７３ｂ６と、を有している。そして、第１ひずみゲージ３６９ａ６および第２ひずみゲージ３６９ｂ６が、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられ、第３ひずみゲージ３６９ｃ６が、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている。このようにすることにより、第１検出回路３７３ａ６で検出された曲げ変形ｘと、第２検出回路３７３ｂ６で検出された曲げ変形ｙおよび引張変形ｚからクランク１０５に加わっている推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。また、第１ひずみゲージ３６９ａ６乃至第３ひずみゲージ３６９ｃ６がクランク１０５の内面１１９のみに設けられているので、１つの面のみで推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができ、また、内面１１９に設けることで、ユーザの足と干渉することがない。
また、第１検出回路３７３ａ６および第２検出回路３７３ｂ６がブリッジ回路で構成され、第１ひずみゲージ３６９ａ６および第２ひずみゲージ３６９ｂ６が、第１検出回路３７３ａ６を構成するブリッジ回路において電源Ｖｃｃに対して直列に接続され、第３ひずみゲージ３６９ｃ６が、第２検出回路３７３ｂ６を構成するブリッジ回路において電源Ｖｃｃに対して直列に接続され、さらに、第１検出回路３７３ａ６を構成するブリッジ回路および第２検出回路３７３ｂ６を構成するブリッジ回路の第１ひずみゲージ３６９ａ６乃至第３ひずみゲージ３６９ｃ６以外の抵抗素子が、固定抵抗Ｒおよび固定抵抗２Ｒで構成されているので、ブリッジ回路により、曲げ変形ｘや曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出することができ、簡便な回路構成で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。
また、第１検出回路３７３ａ６が、第２検出回路３７３ｂ６の第３ひずみゲージ３６９ｃ６と電源Ｖｃｃに対して直列に接続されていているので、第１検出回路３７３ａ６と第２検出回路３７３ｂ６を１つの回路とすることができ、回路構成をより簡便にすることができる。
また、固定抵抗Ｒの抵抗値をＲ、第１ひずみゲージ３６９ａ６乃至第３ひずみゲージ３６９ｃ６の抵抗値をＧＲとしたときに、ＲとＧＲが、Ｒ≫ＧＲの関係となっているので、第１ひずみゲージ３６９ａ６乃至第３ひずみゲージ３６９ｃ６に流れる電流を等しくすることができる。したがって、無負荷時にはＢ出力が平衡状態となる。
第１ひずみゲージ３６９ａ６および第２ひずみゲージ３６９ｂ６が、中心軸Ｃ１に対して対称となるように設けられているので、曲げ変形ｘを精度良く検出することができる。
なお、本実施例において、図２５に示したように、測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第３ひずみゲージ３６９ｃと並列に切替スイッチ３７４６が接続されていてもよい。即ち、第１検出回路３７３ａを電源Ｖｃｃに直接接続する切替手段を有している。
切替スイッチ３７４６がＯＦＦの場合は図２４と同様である。切替スイッチ３７４６がＯＮの場合は、第１検出回路３７３ａ６の電源Ｖｃｃ側が直接電源Ｖｃｃと接続されることとなる。そのため、Ａ出力の出力電圧値を上昇させることができる。そのため、ノイズの影響を少なくすることができる。
なお、上述した説明では、第１ひずみゲージ３６９ａ６、第２ひずみゲージ３６９ｂ６と、第３ひずみゲージ３６９ｃ６を別々の素子として設けていたが、例えば第１ひずみゲージ３６９ａ６と第３ひずみゲージ３６９ｃ６あるいは第２ひずみゲージ３６９ａ６と第３ひずみゲージ３６９ｃ６が十字状に互いに重ねられていてもよい。このようにすることにより、クランク１０５に設けるひずみゲージ３６９のサイズを小さくすることができる。
また、第１ひずみゲージ３６９ａ６乃至第３ひずみゲージ３６９ｃ６の並びの順序は図２３に示した順序でなくてもよく特に限定されない。
また、図２４では、２つのブリッジ回路を１つの回路に合わせた回路としていたが、別の回路として２つのブリッジ回路に分けてもよい。その場合、第２検出回路３７３ｂ６では、第１検出回路３７３ａ６が接続されていた部分に固定抵抗２Ｒと同じ抵抗を接続する必要がある。
また、第１検出回路３７３ａ６において、第１ひずみゲージ３６９ａ６と第２ひずみゲージ３６９ｂ６は接続順序が逆であってもよい。第２検出回路３７３ｂ６において、第３ひずみゲージ３６９ｃ６と第１検出回路３７３ａ６は接続順序が逆であってもよい。但し、第３ひずみゲージ３６９ｃ６と第１検出回路３７３ａ６の接続順序を逆にする場合は、固定抵抗Ｒと固定抵抗２Ｒも接続順序も逆にする必要がある。
次に、本発明の第７の実施例にかかる測定装置を図２６乃至図２８を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、測定モジュール３０１の測定モジュールひずみ検出回路３６５の構成と、ひずみゲージ３６９の配置が異なる。本実施例のひずみゲージ３６９は、図２６に示すように、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７から構成されている。そして、ひずみゲージ３６９のそれぞれの端子は、測定モジュールひずみ検出回路３６５に接続されている。
図２７に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置を示す。ひずみゲージ３６９は、クランク１０５の内面１１９に接着されている。クランク１０５の内面とは、クランク軸１０７が突設されている（接続されている）面であり、クランク１０５の回転運動により定義される円を含む平面と平行な面（側面）である。また、図２７には図示しないが、クランク１０５の外面１２０は、内面１１９と対向しペダルクランク軸１１５が突設されている（接続されている）面である。つまり、ペダル１０３が回転自在に設けられている面である。クランク１０５の上面１１７は、内面１１９および外面１２０と同じ方向に長手方向が延在し、かつ内面１１９および外面１２０と直交する面の一方である。クランク１０５の下面１１８は、上面１１７と対向する面である。
第１ひずみゲージ３６９ａ７と第２ひずみゲージ３６９ｂ７は、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して平行かつ、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して対称になるように設けられている。
即ち、クランク１０５の長手方向に延在する軸である中心軸Ｃ１と平行な方向（図２７の縦方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と平行な方向が、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７の検出方向となる。
なお、第１ひずみゲージ３６９ａ７および第２ひずみゲージ３６９ｂ７の配置は図２７に限らない。つまり、中心軸Ｃ１と平行の関係が維持されていれば他の配置でもよい。但し、第１ひずみゲージ３６９ａ７及び第２ひずみゲージ３６９ｂ７は、中心軸Ｃ１を挟んで対称に配置する方が、後述する各変形を精度良く検出できるので好ましい。
また、図２７では、クランク１０５を単純な直方体として説明しているが、デザイン等により、角が丸められていたり、一部の面が曲面で構成されていてもよい。そのような場合でも、上述した配置を極力維持するようにひずみゲージ３６９を配置することで、後述する各変形を検出することができる。但し、上記した中心軸Ｃ１との関係（平行）がずれるにしたがって検出精度が低下する。
測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７が接続されて、ひずみゲージ３６９のひずみ量が電圧として出力される。測定モジュールひずみ検出回路３６５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ひずみ情報に変換される。そして、ひずみ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に入力されたひずみ情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５にひずみ情報として記憶される。
測定モジュールひずみ検出回路３６５を図２８に示す。測定モジュールひずみ検出回路３６５は、２つのブリッジ回路である第１検出回路３７３ａ７と第２検出回路３７３ｂ７とで構成されている。第１検出回路３７３ａ７の第１系統側では、定電流電源３７４７側から順に、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７の順に接続されている。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａ７および第２ひずみゲージ３６９ｂ７が定電流電源３７４に対して直列に接続されている。第２系統側では、定電流電源３７４７側から順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。第２検出回路３７３ｂ７の第１系統側では、定電流電源３７４７に、第１検出回路３７３ａ７が接続されている。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａ７および第２ひずみゲージ３６９ｂ７が、第１検出回路３７３ａ７を構成するブリッジ回路において定電流電源３７４７に対して直列に接続されている。第２系統側では、定電圧電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ１、固定抵抗Ｒ２の順に接続されている。また、第１検出回路３７３ａ７は、第２検出回路３７３ｂ７を構成するブリッジ回路において、抵抗として機能する。つまり、第１検出回路３７３ａ７が第２検出回路３７３ｂ７を構成するブリッジ回路における抵抗の１つとして機能させている。
第１検出回路３７３ａ７は、定電流電源３７４７側が直接接続されている。このようにすることで、第１ひずみゲージ３６９ａ７と第２ひずみゲージ３６９ｂ７の抵抗値の変化が後述するＢ出力において直接取り出せることができる。つまり、定電流電源３７４７とすることで、後述する電位Ｖ１（図２８参照）が第１検出回路３７３ａ７の動作に応じて変化することができるので、電源と第１検出回路３７３ａ７との間にひずみゲージ素子を設ける必要が無くなる。なお、２つの固定抵抗Ｒは同じ抵抗値を有している。また、第１ひずみゲージ３６９ａ７および第２ひずみゲージ３６９ｂ７は同じ抵抗値を有している。また、固定抵抗Ｒ１とＲ２は、無負荷の状態で後述するＶ２（図２８参照）の電位が、Ｖ１（図２８参照）の電位と同じ電位となるような抵抗値とすることが望ましい。
ひずみゲージ３６９の抵抗値は、公知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。また、ひずみゲージ３６９の検出方向は、配線が伸びている方向であり、上述したように第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７が、中心軸Ｃ１と平行な方向となる。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、ひずみゲージ３６９に抵抗値の変化は生じない。
このような特性を持つひずみゲージ３６９を使用した第１検出回路３７３ａ７は、第１ひずみゲージ３６９ａ７と第２ひずみゲージ３６９ｂ７の検出方向で圧縮または伸長されていない場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ７と第２ひずみゲージ３６９ｂ７との間の電位Ｖａｂと、２つの固定抵抗Ｒの間の電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第１ひずみゲージ３６９ａ７が圧縮され、第２ひずみゲージ３６９ｂ７が伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ７の抵抗値が減少して第２ひずみゲージ３６９ｂ７の抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂが高くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第１ひずみゲージ３６９ａ７が伸張され、第２ひずみゲージ３６９ｂ７が圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ７の抵抗値が増加して第２ひずみゲージ３６９ｂ７の抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂが低くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。
第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第２検出回路３７３ｂ７は、第１検出回路３７３ａ７の第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７の抵抗値が増加した場合は、定電流電源３７４７と第１検出回路３７３ａ７との間の電位Ｖ１が高くなり、固定抵抗Ｒ１と固定抵抗Ｒ２との間の電位Ｖ２は変化しない。つまり、電位Ｖ１と電位Ｖ２との間に電位差が発生する。第１検出回路３７３ａ７の第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７の抵抗値が減少した場合は、電位Ｖ１が低くなり、電位Ｖ２は変化しない。つまり、電位Ｖ１と電位Ｖ２との間に電位差が発生する。第１検出回路３７３ａ７の第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７の抵抗値がいずれも変化しない、または、一方が増加して他方が減少する場合は、電位Ｖ１、Ｖ２とも変化しない。つまり、電位Ｖ１と電位Ｖ２との電位差はほぼゼロとなる。
そこで、第１検出回路３７３ａ７の電位Ｖａｂが測定できる第１ひずみゲージ３６９ａ７と第２ひずみゲージ３６９ｂ７との接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第１検出回路３７３ａ７の出力（以降Ａ出力）とする。第２検出回路３７３ｂ７の電位Ｖ１が測定できる定電流電源３７４７と第１検出回路３７３ａ７との接続点と、電位Ｖ２が測定できる固定抵抗Ｒ１と固定抵抗Ｒ２との接続点と、を第２検出回路３７３ｂ７の出力（以降Ｂ出力）とする。このＡ出力とＢ出力がひずみ情報となる。
ここで、図２７のように配置され、図２８のように第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７が接続された測定モジュールひずみ検出回路３６５によって、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚを検出（測定）する方法を説明する。
まず、第１検出回路３７３ａ７のＡ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７は圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂ７は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ７のＡ出力は正出力（電位Ｖａｂが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７は伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂ７は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ７のＡ出力は負出力（電位Ｖａｂが低く電位Ｖｒが高い）となる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ７のＡ出力はゼロ（電位Ｖａｂと電位Ｖｒに電位差が無い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ７のＡ出力はゼロとなる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ７のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ７のＡ出力はゼロとなる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ７のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ７のＡ出力はゼロとなる。
以上のように、Ａ出力からは、曲げ変形ｘのみが検出される。即ち、第１検出回路３７３ａ７は、第１ひずみゲージ３６９ａ７および第２ひずみゲージ３６９ｂ７が接続され、クランク１０５に生じている回転方向ひずみを検出する。
次に、第２検出回路３７３ｂ７のＢ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７は圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂ７は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、電位Ｖ１は変化しないため、第２検出回路３７３ｂ７のＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７は伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂ７は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、電位Ｖ１は変化しないため、第２検出回路３７３ｂ７のＢ出力はゼロとなる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ７のＢ出力は正出力（電位Ｖ１が高く電位Ｖ２が低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ７のＢ出力は負出力（電位Ｖ１が低く電位Ｖ２が高い）となる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ７のＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ７のＢ出力は正出力となる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ７のＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ７、第２ひずみゲージ３６９ｂ７ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ７のＢ出力は負出力となる。
以上のように、Ｂ出力からは、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚが検出される。即ち、第２検出回路３７３ｂ７は、第１検出回路３７３ａ７と、定電流電源３７４７が接続され、クランク１０５に生じている内外方向ひずみまたは引張方向ひずみを検出する。
そして、第１検出回路３７３ａ７のＡ出力と、第２検出回路３７３ｂ７のＢ出力から、推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは、第１の実施例に示した（１）式と（２）式によりそれぞれ算出する。なお、引張変形ｚは曲げ変形ｙと比較すると非常に小さいので無視することができる。以下に（１）、（２）式を再掲する。
Ｆｔ＝ｐ（Ａ−Ａ０）＋ｑ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（１）
Ｆｒ＝ｓ｜Ａ−Ａ０｜＋ｕ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（２）
ここで、ｐ、ｑ、ｓ、ｕは係数であり、第１の実施例に示した（３）〜（６）式からなる連立方程式により算出される値である。以下に（３）〜（６）式を再掲する。
ｍ＝ｐ（Ａｍ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（３）
０＝ｓ（Ａｍ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（４）
０＝ｐ（Ａｅ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（５）
ｍ＝ｓ（Ａｅ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（６）
係数ｐ、ｑ、ｓ、ｕおよびＡ０、Ｂ０は予め算出又は測定可能な値であるので、ＡおよびＢを（１）式および（２）式に代入することで推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒが算出できる。
また、（１）式ではＢ出力を用いてＡ出力の補正をしている。（２）式ではＡ出力を用いてＢ出力の補正をしている。即ち、各式の算出を行っている測定モジュール制御部３５１が補正手段して機能している。これにより、第１検出回路３７３ａ７や第２検出回路３７３ｂ７に含まれる検出対象以外のひずみの影響を排除することができる。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ７と第２ひずみゲージ３６９ｂ７がクランク方向（中心軸Ｃ１と平行な方向）にずれが無い場合、Ａｅ＝Ａ０となりＢ出力による補正の必要がなくなる。
このようにして算出された推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは、第１の実施例と同様にサイクルコンピュータ２０１に送信される。測定モジュール制御部３５１における動作や、サイクルコンピュータ２０１及びケイデンスセンサ５０１の動作は、図７及び図８に示したフローチャートと同様である。
本実施例によれば、測定モジュール３０１は、自転車１のクランク１０５の内面１１９に設けられた第１ひずみゲージ３６９ａ７および第２ひずみゲージ３６９ｂ７と、第１ひずみゲージ３６９ａ７および第２ひずみゲージ３６９ｂ７と定電流電源３７４が接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｘを検出する第１検出回路３７３ａ７と、第１検出回路３７３ａ７と、定電流電源３７４が接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出する第２検出回路３７３ｂ７と、を有している。そして、第１ひずみゲージ３６９ａ７および第２ひずみゲージ３６９ｂ７が、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられている。このようにすることにより、第１検出回路３７３ａ７で検出された曲げ変形ｘと、第２検出回路３７３ｂ７で検出された曲げ変形ｙおよび引張変形ｚからクランク１０５に加わっている推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。また、定電流電源３７４７を用いているので、ひずみゲージの素子数を少なくすることができる。さらに、第１ひずみゲージ３６９ａ７および第２ひずみゲージ３６９ｂ７がクランク１０５の内面１１９のみに設けられているので、１つの面のみで推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができ、また、内面１１９に設けることで、ユーザの足と干渉することがない。
また、第１検出回路３７３ａ７および第２検出回路３７３ｂ７がブリッジ回路で構成され、第１ひずみゲージおよび第２ひずみゲージが、第１検出回路３７３ａ７を構成するブリッジ回路において定電流電源３７４７に対して直列に接続され、さらに、第１検出回路３７３ａ７を構成するブリッジ回路および第２検出回路３７３ｂ７を構成するブリッジ回路の第１ひずみゲージ３６９ａ７および第２ひずみゲージ３６９ｂ７以外の抵抗素子が、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒ１および固定抵抗Ｒ２で構成されているので、ブリッジ回路により、曲げ変形ｘや曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出することができ、簡便な回路構成で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。
第１ひずみゲージ３６９ａ７および第２ひずみゲージ３６９ｂ７が、中心軸Ｃ１に対して対称となるように設けられているので、曲げ変形ｘを精度良く検出することができる。
なお、第１検出回路３７３ａ７において、第１ひずみゲージ３６９ａ７と第２ひずみゲージ３６９ｂ７は接続順序が逆であってもよい。
次に、本発明の第８の実施例にかかる測定装置を図２９乃至図３１を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、測定モジュール３０１の測定モジュールひずみ検出回路３６５の構成と、ひずみゲージ３６９の配置が異なる。本実施例のひずみゲージ３６９は、図２９に示すように、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８から構成されている。そして、ひずみゲージ３６９のそれぞれの端子は、測定モジュールひずみ検出回路３６５に接続されている。
図３０に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置を示す。ひずみゲージ３６９は、クランク１０５の内面１１９に接着されている。クランク１０５の内面とは、クランク軸１０７が突設されている（接続されている）面であり、クランク１０５の回転運動により定義される円を含む平面と平行な面（側面）である。また、図３０には図示しないが、クランク１０５の外面１２０は、内面１１９と対向しペダルクランク軸１１５が突設されている（接続されている）面である。つまり、ペダル１０３が回転自在に設けられている面である。クランク１０５の上面１１７は、内面１１９および外面１２０と同じ方向に長手方向が延在し、かつ内面１１９および外面１２０と直交する面の一方である。クランク１０５の下面１１８は、上面１１７と対向する面である。
第１ひずみゲージ３６９ａ８と第２ひずみゲージ３６９ｂ８は、互いに直交かつ重ねられて（重層して）配置されている。また、第１ひずみゲージ３６９ａ８の検出方向と第２ひずみゲージ３６９ｂ８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、第１ひずみゲージ３６９ａ８の検出方向とクランク１０５の中心軸Ｃ１の方向とは４５度の角度を有する。第２ひずみゲージ３６９ｂ８の検出方向とクランク１０５の中心軸Ｃ１の方向とは４５度の角度を有する。また、第１ひずみゲージ３６９ａ８と第２ひずみゲージ３６９ｂ８が重ねられた交点部分が内面１１９の中心軸Ｃ１上となるように配置されている。つまり、第１ひずみゲージ３６９ａ８と第２ひずみゲージ３６９ｂ８は、中心軸Ｃ１を中心として対称となるように配置されている。
なお、第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８の配置は図３０に限らない。つまり、第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８は、互いに直交し、中心軸Ｃ１と４５度の関係が維持されていれば他の配置でもよい。但し、中心軸Ｃ１上に配置する方が、後述する各変形を精度良く検出できるので好ましい。
また、図３０では、クランク１０５を単純な直方体として説明しているが、デザイン等により、角が丸められていたり、一部の面が曲面で構成されていてもよい。そのような場合でも、上述した配置を極力維持するようにひずみゲージ３６９を配置することで、後述する各変形を検出することができる。但し、上記した中心軸Ｃ１との関係（４５度）や互いに直交している関係がずれるにしたがって検出精度が低下する。
測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８が接続されて、ひずみゲージ３６９のひずみ量が電圧として出力される。測定モジュールひずみ検出回路３６５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ひずみ情報に変換される。そして、ひずみ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に入力されたひずみ情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５にひずみ情報として記憶される。
測定モジュールひずみ検出回路３６５を図３１に示す。測定モジュールひずみ検出回路３６５は、２つのブリッジ回路である第１検出回路３７３ａ８と第２検出回路３７３ｂ８とで構成されている。第１検出回路３７３ａ８の第１系統側では、定電流電源３７４８側から順に、第２ひずみゲージ３６９ｂ８、第１ひずみゲージ３６９ａ８の順に接続されている。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８が定電流電源３７４８に対して直列に接続されている。第２系統側では、定電流電源３７４８側から順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。第２検出回路３７３ｂ８の第１系統側では、定電流電源３７４８に、第１検出回路３７３ａ８が接続されている。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８が、第１検出回路３７３ａ８を構成するブリッジ回路において定電流電源３７４８に対して直列に接続されている。第２系統側では、定電圧電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ１、固定抵抗Ｒ２の順に接続されている。また、第１検出回路３７３ａ８は、第２検出回路３７３ｂ８を構成するブリッジ回路において、抵抗として機能する。つまり、第１検出回路３７３ａ８が第２検出回路３７３ｂ８を構成するブリッジ回路における抵抗の１つとして機能させている。
第１検出回路３７３ａ８は、定電流電源３７４８側が直接接続されている。このようにすることで、第１ひずみゲージ３６９ａ８と第２ひずみゲージ３６９ｂ８の抵抗値の変化が後述するＢ出力において直接取り出せることができる。つまり、定電流電源３７４とすることで、後述する電位Ｖ１（図３１参照）が第１検出回路３７３ａ８の動作に応じて変化することができるので、電源と第１検出回路３７３ａ８との間にひずみゲージ素子を設ける必要が無くなる。なお、２つの固定抵抗Ｒは同じ抵抗値を有している。また、第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８は同じ抵抗値を有している。また、固定抵抗Ｒ１とＲ２は、無負荷の状態で後述するＶ２（図３１参照）の電位が、Ｖ１（図３１参照）の電位と同じ電位となるような抵抗値とすることが望ましい。
ひずみゲージ３６９の抵抗値は、公知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。また、ひずみゲージ３６９の検出方向は、配線が伸びている方向であり、上述したように第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８が、中心軸Ｃ１と平行な方向となる。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、ひずみゲージ３６９に抵抗値の変化は生じない。
このような特性を持つひずみゲージ３６９を使用した第１検出回路３７３ａ８は、第１ひずみゲージ３６９ａ８と第２ひずみゲージ３６９ｂ８の検出方向で圧縮または伸長されていない場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ８と第２ひずみゲージ３６９ｂ８との間の電位Ｖａｂと、２つの固定抵抗Ｒの間の電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第１ひずみゲージ３６９ａ８が圧縮され、第２ひずみゲージ３６９ｂ８が伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ８の抵抗値が減少して第２ひずみゲージ３６９ｂ８の抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂが低くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第１ひずみゲージ３６９ａ８が伸張され、第２ひずみゲージ３６９ｂ８が圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ８の抵抗値が増加して第２ひずみゲージ３６９ｂ８の抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂが高くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。
第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。
第２検出回路３７３ｂ８は、第１検出回路３７３ａ８の第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８の抵抗値が増加した場合は、定電流電源３７４８と第１検出回路３７３ａ８との間の電位Ｖ１が高くなり、固定抵抗Ｒ１と固定抵抗Ｒ２との間の電位Ｖ２は変化しない。つまり、電位Ｖ１と電位Ｖ２との間に電位差が発生する。第１検出回路３７３ａ８の第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８の抵抗値が減少した場合は、電位Ｖ１が低くなり、電位Ｖ２は変化しない。つまり、電位Ｖ１と電位Ｖ２との間に電位差が発生する。第１検出回路３７３ａ８の第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８の抵抗値がいずれも変化しない、または、一方が増加して他方が減少する場合は、電位Ｖ１、Ｖ２とも変化しない。つまり、電位Ｖ１と電位Ｖ２との電位差はほぼゼロとなる。
そこで、第１検出回路３７３ａ８の電位Ｖａｂが測定できる第１ひずみゲージ３６９ａ８と第２ひずみゲージ３６９ｂ８との接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第１検出回路３７３ａ８の出力（以降Ａ出力）とする。第２検出回路３７３ｂ８の電位Ｖ１が測定できる定電流電源３７４８と第１検出回路３７３ａ８との接続点と、電位Ｖ２が測定できる固定抵抗Ｒ１と固定抵抗Ｒ２との接続点と、を第２検出回路３７３ｂ８の出力（以降Ｂ出力）とする。このＡ出力とＢ出力がひずみ情報となる。
ここで、図３０のように配置され、図３１のように第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８が接続された測定モジュールひずみ検出回路３６５によって、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚを検出（測定）する方法を説明する。
まず、第１検出回路３７３ａ８のＡ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、図２１に示したように、第１ひずみゲージ３６９ａ８の一端は伸張されるが、他端は圧縮される（図２１は第５の実施例の説明図であるが本実施例も同様である）。その結果、第１ひずみゲージ３６９ａ８内部で伸長及び圧縮の両方が生じ第１ひずみゲージ３６９ａ８の抵抗値は変化しない。第２ひずみゲージ３６９ｂ８も同様である。そのため、第１検出回路３７３ａ８のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合も同様に、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに伸張及び圧縮の両方が生じ抵抗値は変化しない。そのため、第１検出回路３７３ａ８のＡ出力はゼロとなる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ８のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ８のＡ出力はゼロとなる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ８のＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ８のＡ出力はゼロとなる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８は伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂ８は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａ８のＡ出力は正出力（電位Ｖａｂが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８は圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂ８は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａ８のＡ出力は負出力（電位Ｖａｂが低く電位Ｖｒが高い）となる。
以上のように、Ａ出力からは、ねじれ変形ｒｚのみが検出される。即ち、第１検出回路３７３ａ８は、第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８が接続され、クランク１０５に生じているねじれ方向ひずみを検出する。
次に、第２検出回路３７３ｂ８のＢ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、上述したように、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに内部で伸張及び圧縮の両方が生じ抵抗値は変化しない。そのため、電位Ｖ１は変化しないため、第２検出回路３７３ｂ８のＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合も同様に、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに内部で伸張及び圧縮の両方が生じ抵抗値は変化しない。そのため、電位Ｖ１は変化しないため、第２検出回路３７３ｂ８のＢ出力はゼロとなる。
曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ８のＢ出力は正出力（電位Ｖ１が高く電位Ｖ２が低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ８のＢ出力は負出力（電位Ｖ１が低く電位Ｖ２が高い）となる。
引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ８のＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８、第２ひずみゲージ３６９ｂ８ともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ８のＢ出力は正出力となる。
ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８は伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂ８は圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂ８のＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ８は圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂ８は伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂ８のＢ出力はゼロとなる。
以上のように、Ｂ出力からは、曲げ変形ｙ、引張変形ｚが検出される。即ち、第２検出回路３７３ｂ８は、第１検出回路３７３ａ８と、定電流電源３７４８が接続され、クランク１０５に生じている内外方向ひずみまたは引張方向ひずみを検出する。
そして、第１検出回路３７３ａ８のＡ出力と、第２検出回路３７３ｂ８のＢ出力から、推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは、第１の実施例に示した（１）式と第４の実施例で示した（８）式によりそれぞれ算出する。なお、引張変形ｚは曲げ変形ｙと比較すると非常に小さいので無視することができる。以下に（１）、（８）式を再掲する。
Ｆｔ＝ｐ（Ａ−Ａ０）＋ｑ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（１）
Ｆｒ＝ｓ（Ａ−Ａ０）＋ｕ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（８）
ここで、ｐ、ｑ、ｓ、ｕは係数であり、第１の実施例に示した（３）〜（６）式からなる連立方程式により算出される値である。以下に（３）〜（６）式を再掲する。
ｍ＝ｐ（Ａｍ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（３）
０＝ｓ（Ａｍ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（４）
０＝ｐ（Ａｅ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（５）
ｍ＝ｓ（Ａｅ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（６）
係数ｐ、ｑ、ｓ、ｕおよびＡ０、Ｂ０は予め算出又は測定可能な値であるので、ＡおよびＢを（１）式および（８）式に代入することで推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒが算出できる。
また、（１）式ではＢ出力を用いてＡ出力の補正をしている。（８）式ではＡ出力を用いてＢ出力の補正をしている。即ち、各式の算出を行っている測定モジュール制御部３５１が補正手段して機能している。これにより、第１検出回路３７３ａ８や第２検出回路３７３ｂ８に含まれる検出対象以外のひずみの影響を排除することができる。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ８と第２ひずみゲージ３６９ｂ８がクランク方向（中心軸Ｃ１と平行な方向）にずれが無い場合、Ａｅ＝Ａ０となりＢ出力による補正の必要がなくなる。また、本実施例の場合常にＢｅ＝Ｂ０となるのでＡ出力による補正は必要がなくなる。
このようにして算出された推進力Ｆｔと損失力Ｆｒは、第１の実施例と同様にサイクルコンピュータ２０１に送信される。測定モジュール制御部３５１における動作や、サイクルコンピュータ２０１及びケイデンスセンサ５０１の動作は、図７及び図８に示したフローチャートと同様である。
本実施例によれば、測定モジュール３０１は、自転車１のクランク１０５の内面１１９に設けられた第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８と、第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８と定電流電源３７４８が接続され、クランク１０５に生じているねじれ変形ｒｚを検出する第１検出回路３７３ａ８と、第１検出回路３７３ａ８と、定電流電源３７４８が接続され、クランク１０５に生じている曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出する第２検出回路３７３ｂ８と、を有している。そして、第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８が、検出方向が互いに直交するとともに、第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８の検出方向の中間方向がクランク１０５の長手方向にとなるように設けられている。このようにすることにより、第１検出回路３７３ａ８で検出されたねじれ変形ｒｚと、第２検出回路３７３ｂ８で検出された曲げ変形ｙおよび引張変形ｚからクランク１０５に加わっている推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。したがって、簡便な方法で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。また、定電流電源３７４８を用いているので、ひずみゲージの素子数を少なくすることができる。さらに、第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８がクランク１０５の内面１１９のみに設けられているので、１つの面のみで推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができ、また、内面１１９に設けることで、ユーザの足と干渉することがない。
また、第１検出回路３７３ａ８および第２検出回路３７３ｂ８がブリッジ回路で構成され、第１ひずみゲージおよび第２ひずみゲージが、第１検出回路３７３ａ８を構成するブリッジ回路において定電流電源３７４８に対して直列に接続され、さらに、第１検出回路３７３ａ８を構成するブリッジ回路および第２検出回路３７３ｂ８を構成するブリッジ回路の第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８以外の抵抗素子が、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒ１および固定抵抗Ｒ２で構成されているので、ブリッジ回路により、曲げ変形ｘや曲げ変形ｙおよび引張変形ｚを検出することができ、簡便な回路構成で推進力Ｆｔや損失力Ｆｒを測定することができる。
また、第１ひずみゲージ３６９ａ８および第２ひずみゲージ３６９ｂ８が、互いに重ねられているので、ひずみゲージ３６９のサイズを小さくすることができる。
なお、第１ひずみゲージ３６９ａ８と第２ひずみゲージ３６９ｂ８を重ねずに個別に配置してもよい。
また、第１検出回路３７３ａ８において、第１ひずみゲージ３６９ａ８と第２ひずみゲージ３６９ｂ８は接続順序が逆であってもよい。
また、上述した８つの実施例では、サイクルコンピュータ２０１は１秒毎の平均推進力と平均損失力を表示していたが、例えば、クランク１０５の回転角度（３０°など）毎に平均推進力と平均損失力を算出してその大きさを矢印等で表示するようにしてもよい。クランク１０５の回転角度は、例えばクランクギアの外周部近傍に狭装された、発光部と受光部とを有する光学式の回転検出センサからなり、発光部と受光部との間を通過するギアの歯の数をカウントし、このカウント値とギアの歯数との比を求めることで、回転角度を検出する方法や、ポテンションメータ等の既存のセンサにより検出する方法等が挙げられる。
また、算出された推進力Ｆｔや損失力Ｆｒからクランク１０５の回転角度ごとの伝達効率を算出して表示しても良い。伝達効率とは、ペダル１０３に作用する力に対する推進力Ｆｔの寄与率であり、ペダリング状態を示す指標となる。また、伝達効率に所定の閾値を設定し、その閾値以下である場合は、ペダリング状態が悪く、非効率的であると判定し、その結果を図形等により表示してもよい。
また、上述した８つの実施例において、右側クランク１０５Ｒにひずみゲージ３６９を設けていたが、左側クランク１０５Ｌ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。
また、クランク１０５の製造過程においてひずみゲージ３６９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、ひずみゲージ３６９を中空の内側に接着しても良い。これらの方法によると、クランク１０５の外観を害せずにひずみゲージ３６９を配置することができる。また、ひずみゲージ３６９が外部に露出しないことから、ひずみゲージ３６９の耐久性を向上させることが可能となる。
また、図４などでは、ひずみゲージ３６９がクランク１０５の中央近傍に設けられているように記載しているが、ペダル１０３寄りやクランク軸１０７寄りに設けてもよい。ペダル１０３寄りに設けるとクランク１０５のひずみ量が小さいためにひずみゲージ３６９の寿命を延ばすことができる。クランク軸１０７寄りに設けるとてこの原理によりひずみゲージ３６９の出力が大きくなりノイズの影響を小さくすることができる。
また、ひずみゲージ３６９をクランク１０５の内面１１９に設けたが、外面１２０に設けてもよい。但し、外面１２０に設けた場合ユーザの足と緩衝する可能性があるので、内面１１９に設けたほうが好ましい。
また、ひずみゲージ３６９は、それぞれ１つの素子で構成するに限らず、複数素子から構成してもよい。また、ひずみゲージ３６９の抵抗値も全て同じに限らないが、各ひずみゲージ３６９や固定抵抗Ｒは、各変形を検出した際に正出力や負出力が出力される関係となる抵抗値としなければならない。
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、ひずみゲージ３６９（測定モジュールひずみ検出回路３６５）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、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の測定装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
１ 自転車（人力機械）
１０５ クランク
１１９ 内面（側面）
１２０ 外面（側面）
３６９ａ 第１ひずみゲージ
３６９ｂ 第２ひずみゲージ
３６９ｃ 第３ひずみゲージ
３６９ｄ 第４ひずみゲージ
３６９ｅ 第５ひずみゲージ
３６９ｆ 第６ひずみゲージ
３６９ｇ 第７ひずみゲージ
３６９ｈ 第８ひずみゲージ
３７３ａ 第１検出回路
３７３ｂ 第２検出回路
３７３ｃ 第１検出回路
３７３ｄ 第２検出回路
Ｃ１ 中心軸
Ｒ 固定抵抗
ＳＴ１１ 測定モジュールＡ／ＤにてＡ／Ｄ変換（回転方向ひずみ検出工程、内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程）
ＳＴ３３ 平均推進力、平均損失力算出（推進力測定工程、損失力測定工程）

Claims (10)

  1. 人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行な前記クランクの面である側面に設けられた第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージ及び第４ひずみゲージと、
    前記第１ひずみゲージおよび前記第２ひずみゲージが接続され、前記クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、
    前記第３ひずみゲージおよび前記第４ひずみゲージが接続され、前記クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、前記クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有し、
    前記第１ひずみゲージ乃至前記第３ひずみゲージが、前記クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられ、
    前記第４ひずみゲージが、前記クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている、
    ことを特徴とする測定装置。
  2. 前記第１検出回路の出力および前記第２検出回路の出力に基づいて、それぞれの検出回路が検出するひずみ以外に混入しているひずみ成分を補正する補正手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
  3. 前記第１ひずみゲージおよび前記第２ひずみゲージが、前記クランク側面の長手方向の中心軸に対して対称となるように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
  4. 前記第３ひずみゲージと前記第４ひずみゲージが、互いに重ねられていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の測定装置。
  5. 前記第１検出回路および前記第２検出回路がブリッジ回路で構成され、
    前記第１ひずみゲージおよび前記第２ひずみゲージが、前記第１検出回路を構成する前記ブリッジ回路において電源に対して直列に接続され、
    前記第３ひずみゲージおよび前記第４ひずみゲージが、前記第２検出回路を構成する前記ブリッジ回路において電源に対して直列に接続され、
    前記第１検出回路を構成する前記ブリッジ回路および前記第２検出回路を構成する前記ブリッジ回路の前記第１乃至第４ひずみゲージ以外の抵抗素子が、固定抵抗で構成されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の測定装置。
  6. 前記固定抵抗が、前記第１検出回路と前記第２検出回路とで共有していることを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
  7. 人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行な前記クランクの面である側面に設けられた第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージ、第４ひずみゲージ、第５ひずみゲージ、第６ひずみゲージ、第７ひずみゲージ、第８ひずみゲージと、
    前記第１ひずみゲージ、前記第２ひずみゲージ、前記第５ひずみゲージおよび前記第６ひずみゲージが接続され、前記クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、
    前記第３ひずみゲージ、前記第４ひずみゲージ、前記第７ひずみゲージおよび前記第８ひずみゲージが接続され、前記クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、前記クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有し、
    前記第１ひずみゲージ、前記第２ひずみゲージ、前記第３ひずみゲージおよび前記第８ひずみゲージが、前記クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられ、
    前記第４ひずみゲージ、前記第５ひずみゲージ、前記第６ひずみゲージ、前記第７ひずみゲージが、前記クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている、
    ことを特徴とする測定装置。
  8. 前記第１検出回路および前記第２検出回路がブリッジ回路で構成され、
    前記第１ひずみゲージおよび前記第６ひずみゲージ、前記第２ひずみゲージおよび前記第５ひずみゲージが、前記第１検出回路を構成する前記ブリッジ回路においてそれぞれ対角の位置に接続され、
    前記第３ひずみゲージおよび前記第８ひずみゲージ、前記第４ひずみゲージおよび前記第７ひずみゲージとが、前記第２検出回路を構成する前記ブリッジ回路においてそれぞれ対角の位置に接続されている、
    ことを特徴とする請求項７に記載の測定装置。
  9. 人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行な前記クランクの面である側面に、前記クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられている第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージと、
    前記クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている第４ひずみゲージと、
    前記第１ひずみゲージおよび前記第２ひずみゲージが接続され、前記クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、
    前記第３ひずみゲージおよび前記第４ひずみゲージが接続され、前記クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、前記クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有した測定装置により前記人力機械の推進力と損失力を測定する測定方法であって、
    前記第１検出回路に前記回転方向ひずみを検出させる回転方向ひずみ検出工程と、
    前記回転方向ひずみ検出工程で検出した前記回転方向ひずみに基づいて前記推進力を測定する推進力測定工程と、
    前記第２検出回路に前記内外方向ひずみまたは前記引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出させる内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程と、
    前記内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程で検出した前記内外方向ひずみまたは前記引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方に基づいて前記損失力を測定する損失力測定工程と、
    含むことを特徴とする測定方法。
  10. 人力機械のクランクの回転運動により定義される円を含む平面と平行な前記クランクの面である側面に、前記クランクの長手方向に対して検出方向が平行になるように設けられている第１ひずみゲージ、第２ひずみゲージ、第３ひずみゲージおよび第８ひずみゲージと、
    前記クランクの長手方向に対して検出方向が垂直になるように設けられている第４ひずみゲージ、第５ひずみゲージ、第６ひずみゲージ、第７ひずみゲージと、
    前記第１ひずみゲージ、前記第２ひずみゲージ、前記第５ひずみゲージおよび前記第６ひずみゲージが接続され、前記クランクの回転する方向に生じている回転方向ひずみを検出する第１検出回路と、
    前記第３ひずみゲージ、前記第４ひずみゲージ、前記第７ひずみゲージおよび前記第８ひずみゲージが接続され、前記クランクの前記平面と垂直な方向に生じている内外方向ひずみ、または、前記クランクの長手方向と平行な方向に生じている引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出する第２検出回路と、を有した測定装置により前記人力機械の推進力と損失力を測定する測定方法であって、
    前記第１検出回路に前記回転方向ひずみを検出させる回転方向ひずみ検出工程と、
    前記回転方向ひずみ検出工程で検出した前記回転方向ひずみに基づいて前記推進力を測定する推進力測定工程と、
    前記第２検出回路に前記内外方向ひずみまたは前記引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方を検出させる内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程と、
    前記内外方向ひずみまたは引張方向ひずみ検出工程で検出した前記内外方向ひずみまたは前記引張方向ひずみのうち少なくともいずれか一方に基づいて前記損失力を測定する損失力測定工程と、
    含むことを特徴とする測定方法。
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