WO2013132583A1 - 回転角度検出ユニット及び回転角度検出方法 - Google Patents

回転角度検出ユニット及び回転角度検出方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2013132583A1
WO2013132583A1 PCT/JP2012/055599 JP2012055599W WO2013132583A1 WO 2013132583 A1 WO2013132583 A1 WO 2013132583A1 JP 2012055599 W JP2012055599 W JP 2012055599W WO 2013132583 A1 WO2013132583 A1 WO 2013132583A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotation angle
magnets
angle detection
interval
crank rotation
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/055599
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
剛 並木
隆二郎 藤田
泰輝 児玉
岳彦 塩田
章雄 福島
Original Assignee
パイオニア株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パイオニア株式会社 filed Critical パイオニア株式会社
Priority to JP2014503312A priority Critical patent/JP5802825B2/ja
Priority to PCT/JP2012/055599 priority patent/WO2013132583A1/ja
Publication of WO2013132583A1 publication Critical patent/WO2013132583A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
    • G01D5/2457—Incremental encoders having reference marks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B62J45/413—Rotation sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/42—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by mounting
    • B62J45/421—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by mounting at the pedal crank

Definitions

  • the present invention relates to a rotation angle detection unit and a rotation angle detection method.
  • a cycle computer that is mounted on a bicycle and calculates and displays information related to the traveling of the bicycle and information related to the movement of the driver.
  • the cycle computer calculates predetermined information based on signals transmitted from various sensors provided on the bicycle.
  • the cycle computer described in Patent Document 1 calculates and displays the overall power of pedaling based on various data output from a pedal rotation detection magnetic sensor and an acceleration sensor.
  • the rotation angle position detection device described in Patent Document 2 supports a disc having a magnetic pole in which N poles and S poles are alternately formed on the outer periphery, and a Hall element on the same circumference so as to face the magnetic poles. It is very difficult to attach to a bicycle because it is composed of a stationary member. That is, it is not suitable for exercise equipment that rotates a pedal such as a bicycle.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an example of an object is to solve the above-described problems, and a rotation angle detection device and a rotation that can solve these problems
  • An object is to provide an angle detection method.
  • a plurality of magnets arranged in parallel at a predetermined angular interval around a predetermined base point, a magnetic sensor for detecting the plurality of magnets, and the plurality of magnets or the magnetic sensor
  • Rotation angle detection means for detecting the rotation angle based on detection of the magnet by the magnetic sensor when rotating about the base point, and a part of the plurality of magnets is a first angle
  • the other portions excluding a part of the plurality of magnets are juxtaposed at a second angular interval different from the first angular interval, and the rotation angle detecting means has a specific rotation angle. And detecting another rotation angle based on the specific rotation angle.
  • a part thereof is arranged in parallel at a first angular interval around a predetermined base point, and another part other than the part is different from the first angular interval.
  • a specific rotation is performed based on the detection of the magnets by the magnetic sensor.
  • FIG. 1A is a side view of the bicycle to which the cycle computer is attached
  • FIG. 1B shows a state where the left power detection device of FIG. 1 is attached to the left crank
  • FIG. 3 is a front view schematically showing a crank rotation angle detection unit. It is the perspective view showing a mode that the to-be-sensed part of the crank rotation angle detection unit is attached to the bicycle. It is a functional block diagram of a right-side power detection device. It is the figure which represented typically the information storage part of FIG.
  • FIG. 1 It is a flowchart showing the measurement process of the crank rotation angle by a crank rotation angle detection apparatus. It is a figure showing an example of the relationship between the number of a crank rotation angle detection signal and a reception time interval for demonstrating the measurement process of the crank rotation angle by a crank rotation angle detection apparatus.
  • A is the front view which typically represented the crank rotation angle detection unit of Embodiment 2
  • (b) is the front view which represented the crank rotation angle detection unit of Embodiment 3 typically.
  • FIG. 1 calculates (predicts) information relating to the bicycle running in advance, such as power and torque applied to the pedal ring of the bicycle, and a cycle computer 100 that can be displayed is attached to the bicycle B.
  • FIG. 1B is a front view illustrating a state in which the cycle computer 100 is attached to the bicycle B.
  • the bicycle B has a frame B1 as a base, and two wheels B2 (front wheel B21 and rear wheel B22) that support the frame B1 movably by being rotatably supported by the frame B1 before and after the bicycle B. And a drive mechanism B3 for transmitting a propulsive force for propelling the bicycle B to the rear wheel B22, a handle B4 for the driver to steer, and a saddle B5 for the driver to sit on.
  • the drive mechanism B3 has a rotating shaft (crankshaft) at one end, and the rotating shaft is rotatably supported at the other end of the crank B31 by an aluminum crank B31 that is rotatably supported with respect to the frame B1.
  • a chain ring that is pivotally supported by the driver and connected to the crank B31 with the crankshaft at the one end of the pedal B32 and the crank B31 as a common turning shaft, and rotates integrally with the crank B31.
  • B34 and a rear sprocket (not shown) arranged so as to rotate integrally with the rear wheel B22 using the rotation axis of the rear wheel B22 as a common rotation axis, and the chain ring B34 are connected to the pedal.
  • a chain B33 for transmitting a force acting on B32 (hereinafter referred to as “pedal acting force”) to the rear wheel B22 is provided.
  • the crank B31 has a right crankshaft B311 disposed on the right side facing the traveling direction of the bicycle B, and a left crankshaft B312 disposed on the left side facing the traveling direction of the bicycle B, and these left and right crankshafts. B311 and B312 are fixed at a point-symmetrical position with the crankshaft as a symmetric point.
  • the pedal B32 includes a right pedal B321 that is rotatably supported by the distal end portion of the right crankshaft B311 and a left pedal B322 that is rotatably supported by the distal end portion of the left crankshaft B312.
  • the cycle computer 100 includes a crank rotation angle detection unit 2 that detects a rotation angle ⁇ of the crank B31 (hereinafter referred to as “crank rotation angle ⁇ ”), and a force acting on the right crankshaft B311 (hereinafter referred to as “right pedal acting force”). ) For detecting the force applied to the left crankshaft B312 (hereinafter referred to as “left pedal force”), and the rotation speed of the crank B31. A cadence detection device 5 for detection is provided.
  • the right pedal acting force detection device 3 and the left pedal acting force detection device 4 each have a force that contributes to the rotation of the crank B31 (hereinafter referred to as “propulsion force”) and a force that does not contribute to the rotation of the crank B31 (hereinafter, “ It is detected separately.
  • the cycle computer 100 also detects the driver based on detection signals indicating detection values output by the crank rotation angle detection unit 2, the right pedal action force detection device 3, the left pedal action force detection device 4, and the cadence detection device 5.
  • the right work rate detection device 6 for calculating the work rate by the right pedal working force (hereinafter referred to as “right work rate”), and the work rate by the left pedal working force of the driver (hereinafter referred to as “left work rate”).
  • the left-side power detection device 7 and the main body 1 that controls and controls the entire cycle computer 100 are provided.
  • the detection devices 2, 3, 5 and the right power detection device 6 and the detection devices 2, 4, 5 and the left power detection device 7 are connected in a wired manner.
  • the main body 1 is fixed to the handle B4, and as shown in FIG. 3 (a), the right power detection device 6 is fixed to the chain ring B34, as shown in FIG. 3 (b).
  • the left power detection device 7 is fixed to the left crankshaft B312.
  • the main body 1, the right-side power detection device 6 and the left-side power detection device 7 include a transmitter (not shown) and are connected to each other by a wireless method.
  • the crank rotation angle detection unit 2 capable of detecting the crank rotation angle ⁇ will be described with reference to FIG.
  • the crank rotation angle detection unit 2 includes a sensed unit 21 including a magnet group including 14 magnets 21a to 21n arranged in parallel at a predetermined interval on a predetermined circumference, and the sensed unit 21. And a sensing unit 22 capable of detecting the magnets 21a to 21n.
  • the sensing unit 21 includes an annular frame member 21A, and magnet groups 21a to 21n are arranged on the frame member 21A. Note that the center of the frame member 21A and the centers of the magnet groups 21a to 21n coincide with each other and form the base point of the sensed part 21.
  • the frame member 21A on which the magnets 21a to 21n are arranged faces the chain ring B34. Specifically, the frame member 21A has a crankshaft at the end of the bottom bracket (not shown) of the frame B1 facing the chain ring B34. It fits coaxially (see FIG. 5).
  • the magnets 21a to 21n are composed of columnar neodymium magnets (3 mm ⁇ 3 mm ⁇ 3 mm) having a very strong magnetic force and coercive force, and are arranged so that each axial direction (magnetic pole) faces the radial direction.
  • the magnetic poles are arranged so that the directions of the magnetic poles are alternately outward and inward in the circumferential direction.
  • the N poles of the magnet 21a, the magnet 21c, the magnet 21e, the magnet 21g, the magnet 21i, the magnet 21k, and the magnet 21m face outward in the radial direction (radial direction) of the frame member 21A
  • the magnet 21b, the magnet 21d, and the magnet 21f, the magnet 21h, the magnet 21j, the magnet 21l, and the north pole of the magnet 21n face the inner side in the radial direction (radial direction) of the frame member 21A.
  • crank rotation angle ⁇ is expressed with reference to the right crankshaft B311.
  • the crank rotation angle ⁇ is set to “0 °”.
  • the crank rotation angle ⁇ is “90 °”
  • the right crankshaft B311 points to the 9 o'clock direction (the tip is directed rearward). Then, the crank rotation angle ⁇ is “270 °”.
  • the range of the crank rotation angle ⁇ detected by the crank rotation angle detection unit 2 is 0 ° or more and less than 360 ° (0 ⁇ ⁇ ⁇ 360 °), and the right crankshaft B311 rotates clockwise from 12:00.
  • the direction of rotation is the “+” direction.
  • crank rotation angle ⁇ When the crank rotation angle ⁇ is “0 °” and the right clan shaft B311 is positioned in the 12 o'clock direction, the sensing direction of the sensing unit 22 and the direction of the magnetic pole of the magnet 21a coincide with each other.
  • the part 21 is fixed to the frame B1 of the bicycle B, and the sensing part 22 is fixed to the chain ring B34.
  • the crank rotation angle ⁇ may be “0 °”, and the installation location of the sensed portion 21 and the sensing portion 22 is Not limited.
  • the magnets 21a to 21k are juxtaposed at an interval of 30 degrees (first angle interval) in the first range (0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 300 °) of the crank rotation angle ⁇ , and the magnets 21k to 21a are arranged at the crank rotation angle. In the second range of ⁇ (300 ° ⁇ ⁇ ⁇ 0 °), they are arranged in parallel at intervals of 7.5 degrees (second angular intervals).
  • the sensing unit 22 is composed of a magnetic sensor capable of detecting the S pole and the N pole, and is fixed to the chain ring B34 and rotates together with the crank B31. Therefore, when the crank B31 rotates, the sensing unit 22 can detect the magnets 21a to 21n of the magnet group while turning outside the magnet group (magnets 21a to 21n) of the sensed unit 21.
  • the sensing unit 22 is integrated into the right-side power detection device 6 and integrated.
  • the sensing unit 22 transmits a crank rotation angle detection signal indicating the direction of the magnetic field to the right power detection device 6. Specifically, the sensing unit 22 outputs “high level” as a crank rotation angle detection signal to the right-side power detection device 6 when detecting the N pole, and “low level” as the crank rotation angle detection signal when detecting the S pole. Is output to the right-side power detection device 6. The sensing unit 22 maintains the output state when it does not detect a magnetic field line having a predetermined strength.
  • the right power detection device 6 includes a detection signal receiving unit 61, a right control unit 62, an information storage unit 63, and a crank rotation angle data transmission unit 64.
  • the detection signal receiving unit 61 includes an interface, and is output from the crank rotation angle detection signal receiving unit 61 a that receives the crank rotation angle detection signal output from the crank rotation angle detection unit 2 and the right pedal acting force detection device 3.
  • a right pedal acting force detection signal receiving unit 61b that receives a right pedal acting force detection signal indicating the right pedal acting force and a cadence detection signal receiving unit 61c that receives a cadence detection signal output from the cadence detection sensor 5 are provided.
  • the right control unit 62 includes a microcomputer including a CPU 62a, a ROM 62b, a RAM 62c, and the like, and measures the crank rotation angle ⁇ based on the crank rotation angle detection signal received by the crank rotation angle detection signal reception unit 61a.
  • the ROM 62b of the right control unit 62 stores in advance a program code for executing measurement of the crank rotation angle ⁇ executed by the CPU 62a.
  • the RAM 62c functions as a working area for data and the like in arithmetic processing performed when the CPU 62a executes processing for measuring the crank rotation angle ⁇ and the like.
  • the information storage unit 63 is composed of a RAM, and as shown in FIG. 7, based on the crank rotation angle detection signal received by the crank rotation angle detection signal receiving unit 61a, whether it is high level or low level, That is, the magnetic pole storage area 63a for storing whether the sensing unit 22 has detected the N pole or the S pole, and the reception time storage for storing the time when the crank rotation angle detection signal receiving unit 61a has received the crank rotation angle detection signal.
  • a reception time interval storage region 63c for storing the region 63b and the reception time interval of the crank rotation angle detection signal, that is, the time during which the sensing unit 22 passes between the magnets 21a to 21n is provided.
  • the crank rotation angle data transmission unit 64 is an interface that transmits crank rotation angle data indicating the crank rotation angle ⁇ measured by the right control unit 62 to the main body 1.
  • step S1 the right control unit 62 measures a reception time interval of 14 crank rotation angle detection signals, which is a predetermined number. That is, the right control unit 62 measures the time interval during which the sensing unit 22 passes between the magnets 21a to 21n of the sensed unit 21.
  • the right control unit 62 When receiving the crank rotation angle detection signal, the right control unit 62 stores the received time in the reception time storage area 63b, calculates the reception time interval of the crank rotation angle detection signal based on the stored time, The information is stored in the reception time interval storage area 63c of the information storage unit 63. The reception time of the crank rotation angle detection signal is detected by a predetermined timer provided in the right control unit 62.
  • step S2 the right control unit 62 determines whether or not a predetermined number (“4” in this embodiment) of the calculated reception time intervals continues, that is, the second angle. It is determined whether or not the magnets 21k to 21a constituting the interval are normally detected. If the right control unit 62 determines that the predetermined number does not continue, the process returns to step S1, and if it is determined that the predetermined number continues, the process proceeds to step S3.
  • a predetermined number (“4” in this embodiment) of the calculated reception time intervals continues, that is, the second angle. It is determined whether or not the magnets 21k to 21a constituting the interval are normally detected. If the right control unit 62 determines that the predetermined number does not continue, the process returns to step S1, and if it is determined that the predetermined number continues, the process proceeds to step S3.
  • step S3 the right control unit 62 is set in advance in a predetermined order ("second" in the present embodiment) set in advance in the crank rotation angle detection signal related to the second range. It is determined whether or not the magnetic pole is a specific magnetic pole (“S pole” in the present embodiment). If the right control unit 62 determines that the magnetic pole is not a specific magnetic pole, the process returns to step S1. If the right control unit 62 determines that the magnetic pole is a specific magnetic pole, the process proceeds to step S4.
  • step S4 the right control unit 62 determines the crank rotation angle detection signal in a specific order in step S3 to be a specific rotation angle in the second range (“330 °” in the present embodiment), and specifies in step S5.
  • the crank rotation angle ⁇ is measured by calculating the crank rotation angle of another crank rotation angle detection signal based on the rotation angle and the first angle interval and the second angle interval, and the measured value is output to the main body 1. To do.
  • the specific rotation angle (330 °) corresponds to the magnet 21m related to the crank rotation angle detection signal in the specific order “second”, and is calculated in reverse calculation based on the positional relationship of the magnets 21a to 21n. Yes. Further, since the crank rotation angle detection signal related to the magnet 21m indicates a specific rotation angle (330 °), it is possible to add or subtract the first angle interval or the second angle interval to this specific rotation angle.
  • the crank rotation angle ⁇ related to the crank rotation angle detection signal is calculated.
  • the crank rotation angle signal received before and after the crank rotation angle detection signal related to the specific rotation angle is detected by the sensing unit 22 adjacent to the magnet 21m in the circumferential direction, and the magnet 21l related to the second angle interval, 21n is detected and output.
  • the other crank rotation angle detection signals are signals that the sensing unit 22 detects and outputs the magnets 21a to 21k related to the first angle interval.
  • the crank rotation angle ⁇ 0 °, 30 °, 60 °, 90 °, 120 °, 150 °, 180 °, 210 °, 240 °, 270 °, and 300 °.
  • step S5 the right control unit 62 determines the reception time interval of 14 crank rotation angle detection signals, which is a predetermined number, from the crank rotation angle detection signal related to the specific rotation angle determined in step S4 in step S5. Measure in the same way.
  • step S6 the right control unit 62 determines whether or not a specific angle condition that is a condition for the measurement value measured in step S5 is normal. Specifically, the right control unit 62 continues a predetermined number of relatively short reception time intervals in the same manner as in step S2, and in the continuous relatively short reception time intervals as in step S3. It is determined whether the crank rotation angle detection signal in a specific order indicates a specific magnetic pole.
  • the right control unit 62 returns the process to step S1, and if it is determined that the specific rotation angle condition is satisfied, in step S7, similar to steps S4 and S5.
  • the crank rotation angle detection signal in a specific order is determined to be a specific rotation angle (330 °), and another crank rotation angle is detected based on the specific rotation angle, the first angular interval, and the second angular interval.
  • the crank rotation angle ⁇ is measured by associating the crank rotation angle with the signal, and the measured value is output to the main body 1.
  • crank rotation angle ⁇ is also associated with other crank rotation angle detection signals.
  • crank rotation angle detection device of the present invention constituted by the crank rotation angle detection unit 2 and the right power detection device 6, a plurality of angle intervals of the plurality of magnets 21a to 21n are set. While determining a specific crank rotation angle, other crank rotation angles ⁇ can be measured. Furthermore, the crank rotation angle detection unit 2 can be easily attached to the bottom bracket of the frame B1, and the right work rate detection device 6 can be easily attached to the chain ring B34.
  • the magnets 21a to 21n are composed of one kind of magnet, the cost can be reduced. Furthermore, since the magnets 21a to 21n are formed of one type of magnet and the magnetic flux of the magnets 21a to 21n is constant, the restriction on the attachment position of the sensing unit 22 with respect to the sensed unit 21 is relaxed.
  • crank rotation angle detection unit 2 shown in FIG. 10A will be described as another embodiment of the rotation angle detection device.
  • This crank rotation angle detection unit 2 is the same as the other parts except for the configuration of the magnet group constituting the sensed part 21. Therefore, the description about the part using the same name and code
  • the sensed part 21 includes a magnet group including ten magnets 21a to 21j, and the magnets 21a to 21g have a first range of crank rotation angle ⁇ (0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 240 °). ) Are positioned at intervals of 30 degrees (first angle intervals), and the magnets 21g to 21a are spaced at intervals of 60 degrees (second angle intervals) in the second range (240 ° ⁇ ⁇ ⁇ 0 °) of the crank rotation angle ⁇ . positioned. Then, using the crank rotation angle detection unit 2 configured as described above, the right work power detection device 6 measures the crank rotation angle ⁇ .
  • step S2 of the measurement process of the crank rotation angle by the right control unit 62 the second range as the determination target is relatively long in the calculated time interval, and is relatively long. Is set to “two”.
  • the specific order set in advance in the second range in step S3 is “first”.
  • step S5 the specific rotation angle related to the crank rotation angle detection signal in a specific order is determined to be “300 °”.
  • crank rotation angle ⁇ is calculated on the assumption that the crank rotation angle detection signal is received in the middle of the reception time.
  • the crank rotation angle ⁇ is calculated assuming that the crank rotation angle detection signal is received in time.
  • the cost can be reduced accordingly.
  • the interval between the magnets 21a to 21j constituting the sensed part 21 is wider (rough) than that in the first embodiment, the size of the magnets constituting the magnets 21a to 21j is increased. Can do.
  • the distance between the magnets 21a to 21j is increased, the reach distance of the magnetic flux is increased, so that the restriction on the mounting position of the sensing unit 22 with respect to the sensed unit 21 is further relaxed.
  • standard is set in the 2nd range with a long space
  • crank rotation angle detection unit 2 shown in FIG. 10B will be described as another embodiment of the rotation angle detection device.
  • This crank rotation angle detection unit 2 is the same as the other parts except for the configuration of the magnet group constituting the sensed part 21. Therefore, the description about the part using the same name and code
  • the density of the magnet installation intervals is not continuous as in the first and second embodiments.
  • the sensed unit 21 includes a magnet group including 14 magnets 21a to 21n, and the crank rotation angle ⁇ ranges from 0 ° to 30 ° and the crank rotation angle ⁇ ranges from 300 ° to 330 °. In this range, the magnets are arranged at intervals of 15 °, and in the range where the crank rotation angle ⁇ is 30 ° to 300 ° and the crank rotation angle ⁇ is 330 ° to 0 °, the magnets are arranged at intervals of 30 °. It will be.
  • the second range in the first embodiment is divided into two. Thereby, two specific positions are provided, and the crank rotation angle can be measured more accurately.
  • the rotation angle detection device according to the present invention is composed of the crank rotation angle detection unit 2 and the right-side power detection device 6, but the configuration of the rotation angle detection device is this. Not limited to this, the crank rotation angle detection unit 2 and the left power detection device 7 or the main body 1 may be used. Further, the shape and the like of the frame member 21A of the sensed part 21 is not limited to the first to third embodiments, and can be set as appropriate. Furthermore, the number of magnets and the installation interval of the sensed part 21 are not limited to the first to third embodiments.
  • the types, positions, and installation intervals of the ranges in which the installation intervals of the crank rotation angle are different are not limited to those in the first to third embodiments, and can be set as appropriate.
  • the specific rotation angle of the crank rotation angle ⁇ and the content of the specific rotation angle condition can be set as appropriate according to the configuration of the magnet of the sensed part 21 and the like.
  • the rotation angle detection device of the present invention is constituted by the cycle computer 100 and is applied to a bicycle, but is not limited thereto, and can also be applied to a stationary training bicycle and a swan boat.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

　自転車等のペダルの回転角度を検出可能な回転角度検出装置及び回転角度検出方法を提供する。　自転車Ｂのクランク軸を中心に所定の角度間隔をおいて並設され、自転車Ｂのボトムブラケットに固定された複数の磁石２１ａ～２１ｎと、複数の磁石２１ａ～２１ｎを検出可能であり、チェーンリングＢ３４に設けられた磁気センサ２２と、を有する。磁気センサ２２が基点を中心に回転しているとき、磁気センサ２２による磁石２１ａ～２１ｎの検出に基づいて当該回転角度を検出することを特徴とする。

Description

回転角度検出ユニット及び回転角度検出方法
　本発明は、回転角度検出ユニット及び回転角度検出方法に関する。
　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を算出し、表示するサイクルコンピュータと称される装置がある。サイクルコンピュータは、自転車に設けられた各種センサから送信される信号に基づいて所定の情報を算出する。例えば、特許文献１に記載のサイクルコンピュータは、ペダル回転検出磁気センサや加速度センサから出力される各種データに基づいてペダリングによる全体の仕事率を算出し、表示する。
　しかしながら、特許文献１に記載のサイクルコンピュータは、クランクの回転角度を測定していないため、例えば、所定のクランク回転角度位置におけるペダル作用力等を算出することができない。サイクルコンピュータに対する要望は様々であるが、ペダリングスキルに拘るアスリート志向の高い人等は自己のペダリングを分析するために所定のクランク回転角度位置におけるペダル作用力を測定したいという要望もある。ここで特許文献２に記載のような回転角度位置を検出する装置がある。
特開平７－１５１６２０号公報 特開２００１－３４９７４７号公報
　特許文献２に記載の回転角度位置検出装置は、外周部にＮ極とＳ極とが交互に形成された磁極を有する円板と、磁極に対向するように同一円周上にホール素子を支持する静止部材とで構成されるため自転車に取り付けることは非常に困難である。すなわち、自転車等のペダルを回転させるような運動器具に対しては不向きである。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、上述のような問題を解決することを課題の一例とするものであり、これらの課題を解決することができる回転角度検出装置及び回転角度検出方法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、所定の基点を中心に所定の角度間隔をおいて並設された複数の磁石と、前記複数の磁石を検出する磁気センサと、前記複数の磁石又は前記磁気センサが前記基点を中心に回転しているとき、前記磁気センサによる前記磁石の検出に基づいて当該回転角度を検出する回転角度検出手段と、を有し、前記複数の磁石の一部は第１の角度間隔で並設され、前記複数の磁石の一部を除く別の部分は前記第１の角度間隔とは異なる第２の角度間隔で並設され、前記回転角度検出手段は、特定の回転角度を検出し、当該特定の回転角度に基づいて他の回転角度を検出することを特徴とする。
　また、上記課題を解決するために、所定の基点を中心に、その一部は第１の角度間隔で並設され、前記その一部を除く別の部分は前記第１の角度間隔とは異なる第２の角度間隔で並設された複数の磁石又は前記複数の磁石を検出する磁気センサが前記基点を中心に回転しているとき、前記磁気センサによる前記磁石の検出に基づいて、特定の回転角度を検出する第１回転角度検出工程と、前記第１回転角度検出工程において検出された前記特定の回転角度に基づいて他の回転角度を検出する第２回転角度検出工程と、を有することを特徴とする。
（ａ）はサイクルコンピュータが取り付けられた自転車の側面図、（ｂ）はサイクルコンピュータが取り付けられた自転車の正面図である。 図１のサイクルコンピュータの本体の外観図である。 （ａ）は図１のサイクルコンピュータの右側仕事率検出装置が右クランクに取り付けられている様子を現す図、（ｂ）は図１の左側仕事率検出装置が左クランクに取り付けられている様子を表す図である。 クランク回転角度検出ユニットを模式的に表した正面図ある。 クランク回転角度検出ユニットの被センシング部が自転車に取り付けられている様子を表した斜視図ある。 右側仕事率検出装置の機能的なブロック図である。 図６の情報記憶部を模式的に表した図である。 クランク回転角度検出装置によるクランク回転角度の測定処理を表すフローチャートである。 クランク回転角度検出装置によるクランク回転角度の測定処理を説明するためのクランク回転角度検出信号の番号と受信時間間隔との関係の一例を表した図である。 （ａ）は実施の形態２のクランク回転角度検出ユニットを模式的に表した正面図、（ｂ）は実施の形態３のクランク回転角度検出ユニットを模式的に表した正面図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１（ａ）は、自転車のペダルリングにかかる仕事率やトルク等の予め設定された自転車の走行に関わる情報を算出し（予想し）、表示可能なサイクルコンピュータ１００が自転車Ｂに取り付けられている様子を表す側面図、図１（ｂ）はサイクルコンピュータ１００が自転車Ｂに取り付けられている様子を表す正面図である。
　自転車Ｂは、基体となるフレームＢ１と、当該自転車Ｂの前後においてフレームＢ１で回転自在に軸支されることにより、フレームＢ１を移動自在に支持する二つの車輪Ｂ２（前輪Ｂ２１及び後輪Ｂ２２）と、自転車Ｂを推進させるための推進力を後輪Ｂ２２に伝える駆動機構Ｂ３と、運転者が操縦するためのハンドルＢ４と、運転者が着座するためのサドルＢ５とを有する。
　駆動機構Ｂ３は、一端に回動軸（クランク軸）を有し、斯かる回動軸がフレームＢ１に対して回転自在に軸支されるアルミ製のクランクＢ３１、クランクＢ３１の他端において回転自在に軸支されると共に、運転者等から力を受けるペダルＢ３２、クランクＢ３１の上記一端にあるクランク軸を共通の回動軸としてクランクＢ３１に接続され、クランクＢ３１と一体的に回動するチェーンリングＢ３４、及び、後輪Ｂ２２の回動軸を共通の回動軸として後輪Ｂ２２と一体的に回転するように配されたリアスプロケット（図示せず）とチェーンリングＢ３４と連結されることでペダルＢ３２に作用する力（以下、「ペダル作用力」という）を後輪Ｂ２２に伝達するチェーンＢ３３を具備する。
　クランクＢ３１は、自転車Ｂの進行方向を向いて右側に配置される右クランクシャフトＢ３１１と、自転車Ｂの進行方向を向いて左側に配置される左クランクシャフトＢ３１２とを有し、これら左右のクランクシャフトＢ３１１、Ｂ３１２は、上記クランク軸を対称点とする点対称となる位置で固着されている。また、ペダルＢ３２は、右クランクシャフトＢ３１１の先端部で回転自在に支持される右ペダルＢ３２１と、左クランクシャフトＢ３１２の先端部で回転自在に支持される左ペダルＢ３２２とを有する。
　サイクルコンピュータ１００は、クランクＢ３１の回転角度θ（以下、「クランク回転角度θ」という）を検出するクランク回転角度検出ユニット２、右クランクシャフトＢ３１１に作用する力（以下、「右ペダル作用力」という）を検出する右ペダル作用力検出装置３、左クランクシャフトＢ３１２に作用する力（以下、「左ペダル作用力」という）を検出する左ペダル作用力検出装置４、及び、クランクＢ３１の回転速度を検出するケイデンス検出装置５を備える。なお、右ペダル作用力検出装置３及び左ペダル作用力検出装置４は、それぞれクランクＢ３１の回転に寄与する力（以下、「推進力」という）とクランクＢ３１の回転に寄与しない力（以下、「損失力」という）とを分けて検出する。
　また、サイクルコンピュータ１００は、クランク回転角度検出ユニット２、右ペダル作用力検出装置３、左ペダル作用力検出装置４及びケイデンス検出装置５により出力される検出値を示す検出信号に基づいて、運転者の右ペダル作用力による仕事率（以下、「右側仕事率」という）を算出する右側仕事率検出装置６、運転者の左ペダル作用力による仕事率（以下、「左側仕事率」）を算出する左側仕事率検出装置７、及び、サイクルコンピュータ１００の全体を統括し、制御する本体１を備える。なお、検出装置２、３、５と右側仕事率検出装置６及び検出装置２、４、５と左側仕事率検出装置７はそれぞれ有線形式で接続されている。
　なお、図２に示すように、本体１はハンドルＢ４に固定され、図３（ａ）に示すように、右側仕事率検出装置６はチェーンリングＢ３４に固定され、図３（ｂ）に示すように左側仕事率検出装置７は左クランクシャフトＢ３１２に固定されている。また、本体１、右側仕事率検出装置６及び左側仕事率検出装置７は図示しない発信機を備えており、相互に無線方式で接続されている。
　次に、図４を用いて、クランク回転角度θを検出可能なクランク回転角度検出ユニット２について説明する。クランク回転角度検出ユニット２は、所定の円周上に所定間隔をおいて並設されている１４個の磁石２１ａ～２１ｎからなる磁石群を具備する被センシング部２１と、被センシング部２１を構成する磁石２１ａ～２１ｎを検出可能なセンシング部２２とを有する。
　被センシング部２１は、円環状の枠部材２１Ａを備え、枠部材２１Ａには磁石群２１ａ～２１ｎが配されている。なお、枠部材２１Ａの中心と磁石群２１ａ～２１ｎの中心とは、一致しており、被センシング部２１の基点をなす。そして、磁石２１ａ～２１ｎが配された枠部材２１Ａは、チェーンリングＢ３４に対向する様に、具体的には、フレームＢ１のボトムブラケット（図示なし）のチェーンリングＢ３４に対向する端部にクランク軸と同軸状に嵌合している（図５参照）。
　磁石２１ａ～２１ｎは、非常に強い磁力及び保磁力を有する柱状のネオジム磁石（３ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍ）で構成されており、各軸方向（磁極）が放射方向を向くように配されており、且つ、周方向に磁極の向きが外向きと内向きと交互になるように配されている。具体的には、磁石２１ａ、磁石２１ｃ、磁石２１ｅ、磁石２１ｇ、磁石２１ｉ、磁石２１ｋ、磁石２１ｍのＮ極が枠部材２１Ａの放射方向（半径方向）外側を向き、磁石２１ｂ、磁石２１ｄ、磁石２１ｆ、磁石２１ｈ、磁石２１ｊ、磁石２１ｌ、磁石２１ｎのＮ極が枠部材２１Ａの放射方向（半径方向）内側を向いている。
　本実施の形態において、クランク回転角度θは、右クランクシャフトＢ３１１を基準に表されるものとする。右クランクシャフトＢ３１１が１２時の方向に位置する（先端が上方を向く）とき、クランク回転角度θを「０°」とする。そして、右クランクシャフトＢ３１１が３時の方向を指す（先端が前方を向く）とき、クランク回転角度θは「９０°」、右クランクシャフトＢ３１１が９時の方向を指す（先端が後方を向く）とき、クランク回転角度θは「２７０°」となる。また、クランク回転角度検出ユニット２が検出するクランク回転角度θの範囲は０°以上３６０°未満（０≦θ＜３６０°）となっており、右クランクシャフトＢ３１１が１２時の方向から時計回りで回転する向きを「＋」方向とする。
　そして、クランク回転角度θが「０°」であり、右クランシャフトＢ３１１が１２時の方向に位置するときに、センシング部２２の検出方向と磁石２１ａの磁極の向きとが一致するように被センシング部２１が自転車ＢのフレームＢ１に固定され、センシング部２２がチェーンリングＢ３４に固定されている。なお、最終的に、右クランシャフトＢ３１１が１２時の方向に位置するときに、クランク回転角度θが「０°」であればよく、被センシング部２１とセンシング部２２との設置箇所はこれに限られない。
　また、磁石２１ａ～２１ｋは、クランク回転角度θの第１範囲（０°≦θ≦３００°）において３０度間隔（第１の角度間隔）で並設され、磁石２１ｋ～２１ａは、クランク回転角度θの第２範囲（３００°≦θ≦０°）において７．５度間隔（第２の角度間隔）で並設されている。
　一方、センシング部２２は、Ｓ極とＮ極とを検出可能な磁気センサで構成されており、チェーンリングＢ３４に固定され、クランクＢ３１と共に回転する。よって、クランクＢ３１が回転すると、センシング部２２が被センシング部２１の磁石群（磁石２１ａ～２１ｎ）の外側を旋回しながら、磁石群の各磁石２１ａ～２１ｎを検出することができる。なお、本実施の形態においてセンシング部２２は右側仕事率検出装置６の中に組み込まれて、一体化されている。
　また、センシング部２２は、磁石２１ａ～２１ｎを検出すると、磁界の向きを示すクランク回転角度検出信号を右側仕事率検出装置６に送信する。具体的に、センシング部２２は、Ｎ極を検出するとクランク回転角度検出信号として「ハイレベル」を右側仕事率検出装置６に出力し、Ｓ極を検出するとクランク回転角度検出信号として「ローレベル」を右側仕事率検出装置６に出力する。なお、センシング部２２は、所定の強さの磁力線を検出しない場合、出力状態を保持する。
　次に、図６を用いて右側仕事率検出装置６について説明する。右側仕事率検出装置６は、検出信号受信部６１、右側制御部６２、情報記憶部６３、及び、クランク回転角度データ送信部６４を有する。
　検出信号受信部６１は、インターフェースで構成され、クランク回転角度検出ユニット２から出力されたクランク回転角度検出信号を受信するクランク回転角度検出信号受信部６１ａ、右ペダル作用力検出装置３から出力される右ペダル作用力を示す右ペダル作用力検出信号を受信する右ペダル作用力検出信号受信部６１ｂ及びケイデンス検出センサ５から出力されたケイデンス検出信号を受信するケイデンス検出信号受信部６１ｃを有する。
　右側制御部６２は、ＣＰＵ６２ａ、ＲＯＭ６２ｂ及びＲＡＭ６２ｃ等を具備するマイクロコンピュータからなり、クランク回転角度検出信号受信部６１ａが受信したクランク回転角度検出信号に基づいてクランク回転角度θを測定する。右側制御部６２のＲＯＭ６２ｂには、ＣＰＵ６２ａが実行するクランク回転角度θの測定等を実行するためのプログラムコードが予め記憶されている。ＲＡＭ６２ｃは、ＣＰＵ６２ａがクランク回転角度θの測定処理等を実行する際に行う演算処理において、データ等のワーキングエリアとして機能する。
　情報記憶部６３は、ＲＡＭからなり、図７に示すように、クランク回転角度検出信号受信部６１ａが受信したクランク回転角度検出信号に基づいて、それがハイレベルであるかローレベルであるか、すなわち、センシング部２２がＮ極を検出したかＳ極を検出したかを記憶する磁極記憶領域６３ａ、クランク回転角度検出信号受信部６１ａがクランク回転角度検出信号を受信した時間を記憶する受信時間記憶領域６３ｂ及びクランク回転角度検出信号の受信時間間隔、すなわち、センシング部２２が磁石２１ａ～２１ｎの各磁石間を通過する時間を記憶する受信時間間隔記憶領域６３ｃを備える。
　クランク回転角度データ送信部６４は、右側制御部６２によって測定されたクランク回転角度θを示すクランク回転角度データを本体１に送信するインターフェースである。
　次に、図８を用いて、右側仕事率検出装置６の右側制御部６２によるクランク回転角度の測定処理について説明する。まず、右側制御部６２は、ステップＳ１において、所定個数である１４個のクランク回転角度検出信号の受信時間間隔を測定する。すなわち、右側制御部６２は、センシング部２２が被センシング部２１の磁石２１ａ～磁石２１ｎの磁石間を通過する時間間隔を測定する。
　右側制御部６２は、クランク回転角度検出信号を受信すると、当該受信した時間を受信時間記憶領域６３ｂに記憶し、当該記憶した時間に基づいて、クランク回転角度検出信号の受信時間間隔を算出し、情報記憶部６３の受信時間間隔記憶領域６３ｃに記憶する。なお、クランク回転角度検出信号の受信時間は、右側制御部６２に設けられた所定のタイマにより検出するものとする。
　右側制御部６２は、ステップＳ２において、算出された受信時間間隔のなかで相対的に短いものが所定個数（本実施の形態において「４」つ）続いているか否か、すなわち、第２の角度間隔を構成している磁石２１ｋ～磁石２１ａが正常に検出されているか否かを判定する。右側制御部６２は、所定個数続いていないと判定すると、ステップＳ１に処理を戻し、所定個数続いていると判定すると、ステップＳ３に処理を移す。
　右側制御部６２は、ステップＳ３において、上記の第２範囲に係るクランク回転角度検出信号の中で予め設定された特定の順番（本実施の形態において「２番目」）のものが予め設定された特定の磁極（本実施の形態において「Ｓ極」）であるか否かを判定する。右側制御部６２は、特定の磁極ではないと判定すると、ステップＳ１に処理を戻し、特定の磁極であると判定すると、ステップＳ４に処理を移す。
　右側制御部６２は、ステップＳ４において、ステップＳ３における特定の順番のクランク回転角度検出信号を第２範囲における特定の回転角度（本実施の形態において「３３０°」）に決定し、ステップＳ５において特定の回転角度と第１の角度間隔及び第２の角度間隔に基づいて他のクランク回転角度検出信号のクランク回転角度を算出することで、クランク回転角度θを測定し、測定値を本体１に出力する。
　なお、この特定の回転角度（３３０°）は、特定の順番「２番目」のクランク回転角度検出信号に係る磁石２１ｍに対応し、磁石２１ａ～２１ｎの位置関係に基づいて逆算的に算出されている。また、磁石２１ｍに係るクランク回転角度検出信号が特定の回転角度（３３０°）を示すので、この特定の回転角度に第１の角度間隔や第２の角度間隔を加算又は減算することで、他のクランク回転角度検出信号に係るクランク回転角度θを算出する。ここで、特定の回転角度に係るクランク回転角度検出信号の前後に受信されたクランク回転角度信号は、センシング部２２が、磁石２１ｍに周方向に隣接し、第２の角度間隔に係る磁石２１ｌ、２１ｎを検出して出力したものである。よって、これらの信号が示すクランク回転角度は、特定の回転角度から第２の角度間隔を減算・加算した結果、クランク回転角度θ＝３１５°、３４５°となる。一方、その他のクランク回転角度検出信号は、センシング部２２が、第１の角度間隔に係る磁石２１ａ～２１ｋを検出して出力したものであるので、これらの信号が示すクランク回転角度は、特定の回転角度から第２の角度間隔及び第１の角度間隔を減算・加算した結果、クランク回転角度θ＝０°、３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°となる。
　右側制御部６２は、ステップＳ５において、ステップＳ４で決定した特定の回転角度に係るクランク回転角度検出信号から、所定個数である１４個のクランク回転角度検出信号の受信時間間隔を、ステップＳ１の場合と同様に測定する。
　右側制御部６２は、ステップＳ６において、ステップＳ５で測定した測定値が正常であるための条件である特定角度条件が成立したか否かを判定する。具体的に、右側制御部６２は、ステップＳ２と同様に相対的に短い受信時間間隔が所定個数連続し、且つ、ステップＳ３と同様に、その連続した相対的に短い受信時間間隔の中での特定の順番のクランク回転角度検出信号が特定の磁極を示しているか否かを判定する。
　右側制御部６２は、特定角度条件が成立していないと判定すれば、ステップＳ１に処理を戻し、特定の回転角度条件が成立したと判定すれば、ステップＳ７において、ステップＳ４及びステップＳ５と同様に、特定の順番のクランク回転角度検出信号を特定の回転角度（３３０°）に決定し、当該特定の回転角度と第１の角度間隔及び第２の角度間隔に基づいて他のクランク回転角度検出信号にクランク回転角度を対応付けることでクランク回転角度θを測定し、測定値を本体１に出力する。
　ここで、図９に示す、クランク回転角度検出信号の受信番号（ｔ）と算出されたクランク回転角度検出信号の受信時間間隔（ｄｔ）との関係の一例を表すグラフを用いて、クランク回転角度θの測定処理について説明する。図９のグラフによるとクランク回転角度検出信号の受信番号（ｔ＝５～８）に対応する受信時間間隔（ｄｔ５～ｄｔ８）が受信時間間隔のなかで相対的に短いものに相当し、所定個数（本実施の形態において「４」つ）続いている。そして、この中で２番目がローレベルを示していれば、当該第２範囲が正常であると判定され、当該２番目（ｔ＝６）のクランク回転角度検出信号が特定の回転角度（３３０°）となり、他のクランク回転角度検出信号についてもクランク回転角度θが対応付けられる。
　そして、この２番目のクランク回転角度検出信号（ｔ＝６）から１４個のクランク回転角度検出信号（ｔ＝２０）までの受信時間間隔（ｄｔ７～ｄｔ２０）を測定し、受信時間間隔のなかで相対的に短いものが所定個数（本実施の形態において「４」つ）続いているか否かなどを判定する。
　このように、クランク回転角度検出ユニット２と右側仕事率検出装置６とで構成される本発明の回転角度検出装置によれば、複数の磁石２１ａ～２１ｎの角度間隔が複数設定されているので、特定のクランク回転角度を決定すると共に、他のクランク回転角度θを測定することができる。さらに、クランク回転角度検出ユニット２をフレームＢ１のボトムブラケットに、右側仕事率検出装置６をチェーンリングＢ３４にそれぞれ容易に取り付けることができる。
　また、磁石２１ａ～２１ｎは１種類の磁石で構成されているので、コストを抑えることができる。さらに、磁石２１ａ～２１ｎが１種類の磁石で構成され、磁石２１ａ～２１ｎの磁束が一定であるので、被センシング部２１に対するセンシング部２２の取付位置の制限が緩和される。
（実施の形態２）
　次に、回転角度検出装置の他の実施の形態として、図１０（ａ）に示すクランク回転角度検出ユニット２について説明する。このクランク回転角度検出ユニット２は、被センシング部２１を構成する磁石群の構成が異なるだけで、他の部分の構成については同一のものである。したがって、既に説明したものと同一の名称・符号を用いた部分についての説明は省略する。
　実施の形態２において、被センシング部２１は、１０個の磁石２１ａ～磁石２１ｊからなる磁石群を備えており、磁石２１ａ～２１ｇはクランク回転角度θの第１範囲（０°≦θ≦２４０°）において３０度間隔（第１の角度間隔）で位置し、磁石２１ｇ～２１ａはクランク回転角度θの第２範囲（２４０°≦θ≦０°）において６０度間隔（第２の角度間隔）で位置している。そして、このように構成されるクランク回転角度検出ユニット２を用いて、右側仕事率検出装置６がクランク回転角度θを測定する。
　ここで、右側制御部６２によるクランク回転角度の測定処理のステップＳ２においては、判定対象である第２範囲が、算出された時間間隔のなかで相対的に長いものであり、その相対的に長いものが続いている所定個数が「２つ」に設定される。また、ステップＳ３において第２範囲のなかでの予め設定された特定の順番が「１番目」となる。さらに、ステップＳ５において、特定の順番のクランク回転角度検出信号に係る特定の回転角度を「３００°」に決定する。
　また、ステップＳ６において、特定の順番のクランク回転角度検出信号以外のクランク回転角度検出信号が示すクランク回転角度は、０°、３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°となる。そのため、例えば、実施の形態１では測定されたが、当該クランク回転角度検出信号では直接検出されないクランク回転角度θ＝２７０°及び３３０°については、計算により算出する。具体的には、一例として、クランク回転角度θ＝２７０°については、クランク回転角度θ＝２４０°に係るクランク回転角度検出信号の受信時間とクランク回転角度θ＝３００°に係るクランク回転角度検出信号の受信時間の中間の時間にそのクランク回転角度検出信号を受信したものとしてクランク回転角度θを算出する。一方、クランク回転角度θ＝３３０°については、クランク回転角度θ＝３００°に係るクランク回転角度検出信号の受信時間とクランク回転角度θ＝０°に係るクランク回転角度検出信号の受信時間の中間の時間にそのクランク回転角度検出信号を受信したものとしてクランク回転角度θを算出する。
　このように、実施の形態２では、被センシング部２１を構成する磁石の数量が実施の形態１に比べて減少しているので、その分、コストを削減することができる。また、被センシング部２１を構成する磁石２１ａ～２１ｊの間隔が実施の形態１の場合に比べて広く（粗に）なっているので、磁石２１ａ～２１ｊを構成する磁石の大きさを大きくすることができる。さらに、磁石２１ａ～磁石２１ｊの間隔が広くなることによって、磁束の到達距離が長くなるので、被センシング部２１に対するセンシング部２２の取付位置の制限が一層緩和される。また、間隔が広く磁束の到達距離が長い第２範囲において基準となる特定の回転角度を設定しているので、正確に特定の回転角度を検出することができる。
（実施の形態３）
　次に、回転角度検出装置の他の実施の形態として、図１０（ｂ）に示すクランク回転角度検出ユニット２について説明する。このクランク回転角度検出ユニット２は、被センシング部２１を構成する磁石群の構成が異なるだけで、他の部分の構成については同一のものである。したがって、既に説明したものと同一の名称・符号を用いた部分についての説明は省略する。
　実施の形態３においては、実施の形態１及び実施の形態２のように磁石の設置間隔の粗密が連続していない。具体的に、被センシング部２１は、１４個の磁石２１ａ～磁石２１ｎからなる磁石群を備えており、クランク回転角度θが０°～３０°の範囲とクランク回転角度θが３００°～３３０°の範囲においては磁石が１５°間隔で配され、クランク回転角度θが３０°～３００°の範囲とクランク回転角度θが３３０°～０°の範囲においては磁石が３０°間隔で配されていることになる。すなわち、磁石が短い間隔で（密に）配されている範囲と磁石が長い間隔で（粗に）配されている範囲とが交互に複数設けられている。換言すれば、実施の形態１における第２範囲が２分割されたようになっている。これにより、特定位置を２つ設け、クランク回転角度を一層正確に測定することができる。
（その他の実施の形態）
　実施の形態１乃至実施の形態３では、本発明に係る回転角度検出装置は、クランク回転角度検出ユニット２と右側仕事率検出装置６とで構成されているが、回転角度検出装置の構成はこれに限らず、クランク回転角度検出ユニット２と左側仕事率検出装置７若しくは本体１とで構成させることも可能である。また、被センシング部２１の枠部材２１Ａの形状等も実施の形態１乃至実施の形態３に限らず適宜に設定することができる。さらに、被センシング部２１の磁石の数量や設置間隔も実施の形態１乃至実施の形態３に限られない。また、クランク回転角度の設置間隔が異なる範囲の種類、位置、設置間隔も実施の形態１乃至実施の形態３に限られず、適宜に設定することが可能である。その場合、被センシング部２１の磁石の構成等に応じて、クランク回転角度θの特定の回転角度及び特定の回転角度条件の内容も適宜に設定することができる。
　また、本発明の回転角度検出装置は、サイクルコンピュータ１００で構成され、自転車に対して適用されるが、これに限られず、設置式のトレーニング用自転車やスワンボートに適用することも可能である。
１　　　　　本体
２　　　　　クランク回転角度検出ユニット
３　　　　　右ペダル作用力検出装置
４　　　　　左ペダル作用力検出装置
５　　　　　ケイデンス検出装置
６　　　　　右側仕事率検出装置
７　　　　　左側仕事率検出装置
２１　　　　被センシング部
２２　　　　センシング部
６１　　　　検出信号受信部
６２　　　　右側制御部
６３　　　　情報記憶部
１００　　　サイクルコンピュータ
Ｂ　　　　　自転車
Ｂ３　　　　駆動機構
Ｂ３１　　　クランク
Ｂ３１１　　右クランクシャフト
Ｂ３１２　　左クランクシャフト
Ｂ３３　　　チェーン
Ｂ３４　　　チェーンリング

Claims (6)

  1. 　所定の基点を中心に所定の角度間隔をおいて並設された複数の磁石と、
    　前記複数の磁石を検出する磁気センサと、
    　前記複数の磁石又は前記磁気センサが前記基点を中心に回転しているとき、前記磁気センサによる前記磁石の検出に基づいて当該回転角度を検出する回転角度検出手段と、を有し、
    　前記複数の磁石の一部は第１の角度間隔で並設され、前記複数の磁石の一部を除く別の部分は前記第１の角度間隔とは異なる第２の角度間隔で並設され、
    　前記回転角度検出手段は、特定の回転角度を検出し、当該特定の回転角度に基づいて他の回転角度を検出することを特徴とする回転角度検出装置。
  2. 　前記回転角度検出手段は、前記第１の角度間隔又は前記第２の角度間隔に係る前記磁石に基づいて前記特定の回転角度を検出し、当該特定の回転角度及び前記第１の角度間隔若しくは前記第２の角度間隔に基づいて他の回転角度を検出することを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
  3. 　前記回転角度検出手段は、前記磁気センサによる前記磁石の検出に基づいて、前記磁気センサの前記磁石を検出する時間間隔を測定し、当該時間間隔に基づいて前記特定の回転角度を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転角度検出装置。
  4. 　前記磁気センサは前記複数の磁石のＮ極及びＳ極の双方を検出可能であり、
    　前記複数の磁石は、前記磁気センサに対する磁極の向きが交互に反対になるように配され、
    　前記回転角度検出手段は、前記特定の回転角度に係る磁石に対して前記磁気センサが検出した磁石の磁極が予め設定された特定の磁極ではない場合、前記特定の回転角度を新たに検出し直すことを特徴とする請求項３に記載の回転角度検出装置。
  5. 　前記複数の磁石は、自転車のボトムブラケットに前記基点と当該自転車のクランク軸とが一致するように設けられ、
    　前記磁気センサは、前記自転車のクランクと共に回転するチェーンリングに設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の回転角度検出装置。
  6. 　所定の基点を中心に、その一部は第１の角度間隔で並設され、前記その一部を除く別の部分は前記第１の角度間隔とは異なる第２の角度間隔で並設された複数の磁石又は前記複数の磁石を検出する磁気センサが前記基点を中心に回転しているとき、前記磁気センサによる前記磁石の検出に基づいて、特定の回転角度を検出する第１回転角度検出工程と、
    　前記第１回転角度検出工程において検出された前記特定の回転角度に基づいて他の回転角度を検出する第２回転角度検出工程と、を有することを特徴とする回転角度検出方法。
PCT/JP2012/055599 2012-03-05 2012-03-05 回転角度検出ユニット及び回転角度検出方法 WO2013132583A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014503312A JP5802825B2 (ja) 2012-03-05 2012-03-05 回転角度検出装置及び回転角度検出方法
PCT/JP2012/055599 WO2013132583A1 (ja) 2012-03-05 2012-03-05 回転角度検出ユニット及び回転角度検出方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/055599 WO2013132583A1 (ja) 2012-03-05 2012-03-05 回転角度検出ユニット及び回転角度検出方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013132583A1 true WO2013132583A1 (ja) 2013-09-12

Family

ID=49116099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/055599 WO2013132583A1 (ja) 2012-03-05 2012-03-05 回転角度検出ユニット及び回転角度検出方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5802825B2 (ja)
WO (1) WO2013132583A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023182881A1 (en) * 2022-03-21 2023-09-28 Vanmoof B.V. Shifting device and bicycle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56164915A (en) * 1980-05-26 1981-12-18 Japan Electronic Control Syst Co Ltd Sensor for rotating angle of crank
WO2002076813A1 (fr) * 2001-03-27 2002-10-03 Sunstar Giken Kabushiki Kaisha Capteur de vitesse de rotation et bicyclette servo-assistee equipee d'un capteur de vitesse de rotation
JP2007252178A (ja) * 2006-02-14 2007-09-27 Ricoh Co Ltd ブラシレスモータの駆動制御装置、画像読取装置及び画像形成装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56164915A (en) * 1980-05-26 1981-12-18 Japan Electronic Control Syst Co Ltd Sensor for rotating angle of crank
WO2002076813A1 (fr) * 2001-03-27 2002-10-03 Sunstar Giken Kabushiki Kaisha Capteur de vitesse de rotation et bicyclette servo-assistee equipee d'un capteur de vitesse de rotation
JP2007252178A (ja) * 2006-02-14 2007-09-27 Ricoh Co Ltd ブラシレスモータの駆動制御装置、画像読取装置及び画像形成装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023182881A1 (en) * 2022-03-21 2023-09-28 Vanmoof B.V. Shifting device and bicycle

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2013132583A1 (ja) 2015-07-30
JP5802825B2 (ja) 2015-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9182304B2 (en) Power meter, power measurement method, program and storage medium
JP5490916B2 (ja) ペダリング状態検出装置、ペダリング状態検出方法、ペダリング状態検出プログラム、ペダリング状態検出プログラムを記録した媒体
US20130205916A1 (en) Measurement apparatus and method
JP2014008789A (ja) ペダリング状態計測装置
US20150355042A1 (en) Measuring device
JP6995166B2 (ja) 着座位置推定装置及び姿勢出力装置
WO2014132021A1 (en) Pedal crank torque sensor for a bicycle
US9020694B2 (en) Bicycle-use measuring apparatus and control method
JP6434988B2 (ja) 操作姿勢出力装置
JP5802825B2 (ja) 回転角度検出装置及び回転角度検出方法
JPWO2016009540A1 (ja) 測定タイミング検出装置
WO2013046472A1 (ja) 回転角度検出装置及び回転角度検出方法
JP2016088386A (ja) 運転姿勢出力装置
JP2014134507A (ja) 測定装置
JP2016088387A (ja) 運転姿勢出力装置
WO2016009536A1 (ja) 回転角検出装置
JP2014134509A (ja) 測定装置
JP2014134505A (ja) 測定装置
JP5815115B2 (ja) 計測装置、計測方法、計測プログラム及び計測プログラムを記録可能な記録媒体
WO2015141008A1 (ja) 測定装置
WO2016009539A1 (ja) 測定タイミング検出装置
WO2016009537A1 (ja) 回転角検出装置
JP2014134506A (ja) 測定装置
CN220924420U (zh) 一种扭矩传感器和助力自行车
JP5857120B2 (ja) 運動用の指標値算出装置、運動用の指標値算出方法、運動用の指標値算出プログラム及び運動用の指標値算出プログラムを記録可能な記録媒体

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12870924

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014503312

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12870924

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1