WO2015141008A1 - 測定装置 - Google Patents

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WO2015141008A1
WO2015141008A1 PCT/JP2014/057887 JP2014057887W WO2015141008A1 WO 2015141008 A1 WO2015141008 A1 WO 2015141008A1 JP 2014057887 W JP2014057887 W JP 2014057887W WO 2015141008 A1 WO2015141008 A1 WO 2015141008A1
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WO
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crank
correction amount
load
output
rotation
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PCT/JP2014/057887
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English (en)
French (fr)
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悠史 居鶴
岳彦 塩田
隆二郎 藤田
剛 並木
Original Assignee
パイオニア株式会社
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/108Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving resistance strain gauges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62JCYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/20Cycle computers as cycle accessories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62JCYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40Sensor arrangements; Mounting thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62JCYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J50/00Arrangements specially adapted for use on cycles not provided for in main groups B62J1/00 - B62J45/00
    • B62J50/20Information-providing devices
    • B62J50/21Information-providing devices intended to provide information to rider or passenger
    • B62J50/22Information-providing devices intended to provide information to rider or passenger electronic, e.g. displays
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • GPHYSICS
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports

Definitions

  • the present invention relates to a measuring device for measuring a force applied to a human-powered machine equipped with a crank.
  • a device that is attached to a bicycle and calculates and displays information related to the traveling of the bicycle and information related to the movement of the driver.
  • This type of device calculates and displays predetermined information by receiving data from a sensor provided on the bicycle.
  • the information to be displayed includes a force (torque or the like) applied to the pedal by the driver.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a strain sensor is provided in a crank, and a torque value is calculated and displayed for each rotation angle based on an output value of the strain sensor.
  • the above-mentioned bicycle crank is provided with a pedal at the tip of the bicycle, and the crank is rotated by the stepping force applied by the driver's foot through the pedal, and at the same time the chain ring (also called sprocket or front gear) is rotated.
  • the rotational force is transmitted to the rear wheel side sprocket via the chain, and the rear wheel is driven.
  • crank and pedal described above are provided on the left and right sides of the bicycle.
  • the two cranks are connected so as to extend in opposite directions from the crankshaft.
  • crank is rotated by the driver's depressing force (depressing force).
  • depressing force depressing force
  • Only one half rotation is rotated by the pedaling force on one side. It is.
  • the remaining half rotation is rotated by the pedaling force on the other side.
  • the driver puts his / her foot on the pedal to the crank on one side when being rotated by the pedaling force on the other side, so that a force opposite to the rotation direction is applied to the crank.
  • This force is opposite to the driving force because it is in the opposite direction to the rotational direction.
  • the force causes distortion in the crank, which remains in the crank until a force in the same direction as the rotational direction is applied (residual strain). ).
  • an object of the present invention is to provide a measuring apparatus that can reduce, for example, an error caused by a force when a crank rotates.
  • the invention described in claim 1 is a load acquisition unit that acquires a value related to a load applied to the crank during rotation of the crank that is output based on a strain amount of the crank of a human-powered machine.
  • a correction amount output unit that outputs a correction amount based on a value related to the load acquired by the load acquisition unit while the crank rotates for a predetermined period, and the rotation of the crank after the predetermined period
  • a correction unit that corrects a value related to the load acquired by the load acquisition unit based on the correction amount output by the correction amount output unit.
  • the invention described in claim 6 is based on an arm member having a plurality of arm portions extending radially from a crankshaft of a human-powered machine, a pedal shaft provided in the crank, or a strain amount of the crankshaft.
  • a load acquisition unit that acquires a value related to a load applied to any of the arm member, the pedal shaft, or the crank shaft during rotation of the crank that is output, and the load acquisition unit while the crank rotates for a predetermined period
  • a correction amount output unit that outputs a correction amount based on the value related to the load acquired by the control unit, and a value related to the load acquired by the load acquisition unit during rotation of the crank after the predetermined period.
  • a correction unit that performs correction based on the correction amount output by the output unit.
  • a correction amount output step of outputting a correction amount based on the value related to the load acquired by the load acquisition unit during rotation, and the load acquired in the load acquisition step in rotation of the crank after the predetermined period A correction step of correcting the value relating to the value based on the correction amount output in the correction amount output step.
  • the invention described in claim 8 is a measurement program characterized by causing a computer to execute the measurement method according to claim 7.
  • the invention described in claim 9 is a computer-readable recording medium in which the measurement program according to claim 8 is stored.
  • the invention described in claim 10 is based on an arm member having a plurality of arm portions extending radially from a crank shaft of a human-powered machine, a pedal shaft provided in the crank, or a strain amount of the crank shaft.
  • a correction amount output step of outputting a correction amount based on the value related to the load acquired by the control unit, and a value related to the load acquired in the load acquisition step during rotation of the crank after the predetermined period.
  • the invention described in claim 11 is a measurement program characterized in that the measurement method according to claim 10 is executed by a computer.
  • the invention described in claim 12 is a computer-readable recording medium in which the measurement program according to claim 11 is stored.
  • FIG. 2 is a block configuration diagram of a cycle computer, a measurement module, and a cadence sensor shown in FIG. 1. It is explanatory drawing of arrangement
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a measurement module strain detection circuit shown in FIG. 3. It is explanatory drawing of the force added to a right side crank, and a deformation
  • FIG. It is a flowchart of a process of the measurement module and cycle computer shown by FIG. It is explanatory drawing which showed rotation of the crank. It is the graph which showed the change of the force (propulsive force) applied to a crank when a crank rotates. It is the graph which added the change of the force after correction
  • the load acquisition unit acquires a value related to the load applied to the crank during rotation of the crank that is output based on the crank strain amount of the manpower machine, and the correction amount output unit The correction amount is output based on the value related to the load acquired by the load acquisition unit while the crank rotates for a predetermined period. Then, the correction unit corrects the value related to the load acquired by the load acquisition unit in the rotation of the crank after a predetermined period based on the correction amount output by the correction amount output unit.
  • a correction amount is determined according to the value regarding the load acquired based on the amount of distortion of the crank, and the value regarding the subsequent load can be corrected. Therefore, an error caused by the force applied by the driver when the crank rotates can be corrected, and the error can be reduced.
  • the correction amount output unit may output the correction amount based on a value related to the load in the reverse rotation direction with respect to the direction in which the crank is rotated by the pedaling force applied to the crank. By doing so, the influence of the residual strain generated by applying a force in the direction opposite to the normal rotation direction that transmits the driving force to the crank according to the correction amount output by the correction amount output unit is reduced. Can do.
  • the correction amount output unit may output the correction amount based on the value related to the load acquired by the load acquisition unit during one rotation of the crank. By doing so, the correction can be made based on the load generated within one rotation of the crank, so that the correction amount can be changed for each rotation of the crank.
  • the correction unit may correct one rotation of the next crank after the correction amount output unit outputs the correction amount. By doing so, it can be corrected periodically.
  • the load acquisition unit acquires a value related to the load in the rotation direction of the crank a plurality of times per rotation according to the rotation angle of the crank, and the correction unit sets the correction amount output by the correction amount output unit to the plurality of times. It may be corrected by dispersion. By doing in this way, since the correction amount is distributed in plural, the change of the value related to the load before and after the correction does not become unnatural. In particular, when a value related to a load is displayed for each of a plurality of angles, it can be distributed and corrected at each angle, so that it is difficult to feel unnatural display without being aware of the correction.
  • the load acquisition unit is an arm member having a plurality of arm portions extending radially from the crankshaft of a human-powered machine, or a distortion of either a pedal shaft provided on the crank or a crankshaft.
  • a value related to a load applied to either the arm member or the pedal shaft or the crankshaft during rotation of the crank that is output based on the amount is acquired, and the load acquisition unit is operated while the crank rotates for a predetermined period of time.
  • a correction amount is output based on the acquired value related to the load. Then, the correction unit corrects the value related to the load acquired by the load acquisition unit during rotation of the crank after a predetermined period based on the correction amount output by the correction amount output unit.
  • a correction amount is determined according to the value regarding the load acquired based on the distortion amount of an arm member, a pedal shaft, or a crankshaft, and the value regarding the subsequent load can be corrected. Therefore, an error caused by the force applied by the driver when the crank rotates can be corrected, and the error can be reduced.
  • the measuring method acquires a value related to a load applied to the crank during rotation of the crank that is output based on the crank strain amount of the manpower machine in the load acquisition step, and outputs a correction amount.
  • the correction amount is output based on the value related to the load acquired by the load acquisition unit while the crank rotates for a predetermined period.
  • the value regarding the load acquired in the load acquisition process in the rotation of the crank after a predetermined period in the correction process is corrected based on the correction amount output by the correction amount output unit.
  • a measurement program that causes the above-described measurement method to be executed by a computer may be used.
  • the correction amount is determined according to the value related to the load acquired based on the crank strain amount using the computer, and the value related to the subsequent load can be corrected. Therefore, an error caused by the force applied by the driver when the crank rotates can be corrected, and the error can be reduced.
  • the above-described measurement program may be stored in a computer-readable recording medium.
  • the program can be distributed as a single unit in addition to being incorporated in the device, and version upgrades can be easily performed.
  • the measuring method includes any one of an arm member having a plurality of arm portions extending radially from a crankshaft of a human-powered machine in a load acquisition step, a pedal shaft provided on the crank, or a crankshaft.
  • the value related to the load applied to either the arm member or the pedal shaft or the crankshaft during rotation of the crank that is output based on the amount of strain is acquired, and the load is applied while the crank rotates for a predetermined period in the correction amount output process.
  • the correction amount is output based on the value related to the load acquired by the acquisition unit.
  • the value regarding the load acquired by the load acquisition process at the time of rotation of the crank after a predetermined period is correct
  • a measurement program that causes the above-described measurement method to be executed by a computer may be used.
  • the correction amount is determined according to the value related to the load acquired based on the distortion amount of the arm member, the pedal shaft, or the crankshaft using the computer, and the value related to the subsequent load can be corrected. it can. Therefore, an error caused by the force applied by the driver when the crank rotates can be corrected, and the error can be reduced.
  • the above-described measurement program may be stored in a computer-readable recording medium.
  • the program can be distributed as a single unit in addition to being incorporated in the device, and version upgrades can be easily performed.
  • a bicycle 1 provided with a cycle computer 201 as a measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the bicycle 1 includes a frame 3, a front wheel 5, a rear wheel 7, a handle 9, a saddle 11, a front fork 13, and a drive mechanism 101.
  • Frame 3 is composed of two truss structures.
  • the frame 3 is rotatably connected to the rear wheel 7 at the rear end portion.
  • a front fork 13 is rotatably connected in front of the frame 3.
  • the front fork 13 is connected to the handle 9.
  • the front fork 13 and the front wheel 5 are rotatably connected at the front end position of the front fork 13 in the downward direction.
  • the front wheel 5 has a hub part, a spoke part, and a tire part.
  • the hub portion is rotatably connected to the front fork 13. And this hub part and the tire part are connected by the spoke part.
  • the rear wheel 7 has a hub part, a spoke part, and a tire part.
  • the hub portion is rotatably connected to the frame 3. And this hub part and the tire part are connected by the spoke part.
  • the hub portion of the rear wheel 7 is connected to a sprocket 113 described later.
  • the bicycle 1 has a drive mechanism 101 that converts a stepping force (stepping force) by a user (driver) foot into a driving force of the bicycle 1.
  • the drive mechanism 101 includes a pedal 103, a crank mechanism 104, a chain ring 109, a chain 111, and a sprocket 113.
  • the pedal 103 is a part in contact with a foot for the user to step on.
  • the pedal 103 is supported so as to be rotatable by a pedal crankshaft 115 of the crank mechanism 104.
  • the crank mechanism 104 includes a crank 105, a crankshaft 107, and a pedal crankshaft 115 (see FIGS. 2 and 6).
  • the crankshaft 107 passes through the frame 3 in the left-right direction (from one side of the bicycle side to the other).
  • the crankshaft 107 is rotatably supported by the frame 3.
  • the crank 105 is provided at a right angle to the crankshaft 107.
  • the crank 105 is connected to the crankshaft 107 at one end.
  • the pedal crankshaft 115 is provided at a right angle to the crank 105.
  • the axial direction of the pedal crankshaft 115 is the same as that of the crankshaft 107.
  • the pedal crankshaft 115 is connected to the crank 105 at the other end of the crank 105.
  • the crank mechanism 104 has such a structure on the side opposite to the side surface of the bicycle 1. That is, the crank mechanism 104 has two cranks 105 and two pedal crankshafts 115. Therefore, the pedal 103 is also provided on each side of the bicycle 1.
  • the right crank 105R and the left crank 105L are connected so as to extend in opposite directions around the crankshaft 107.
  • the right pedal crankshaft 115R, the crankshaft 107, and the left pedal crankshaft 115L are formed in parallel and on the same plane.
  • the right crank 105R and the left crank 105L are formed in parallel and on the same plane.
  • the chain ring 109 is connected to the crankshaft 107.
  • the chain ring 109 is preferably constituted by a variable gear capable of changing the gear ratio.
  • a chain 111 is engaged with the chain ring 109.
  • the chain 111 is engaged with the chain ring 109 and the sprocket 113.
  • the sprocket 113 is connected to the rear wheel 7.
  • the sprocket 113 is preferably composed of a variable gear.
  • the bicycle 1 converts the stepping force of the user into the rotational force of the rear wheel by such a drive mechanism 101.
  • the bicycle 1 has a cycle computer 201, a measurement module 301, and a cadence sensor 501.
  • the cycle computer 201 is disposed on the handle 9. As shown in FIG. 2, the cycle computer 201 includes a cycle computer display unit 203 that displays various types of information and a cycle computer operation unit 205 that receives user operations.
  • the various types of information displayed on the cycle computer display unit 203 include the speed of the bicycle 1, position information, the distance to the destination, the estimated arrival time to the destination, the travel distance since the departure, and the elapsed time since the departure. Time, propulsion, loss power, etc.
  • the propulsive force is the magnitude of the force applied in the rotation direction of the crank 105.
  • the loss force is a magnitude of a force applied in a direction different from the rotation direction of the crank 105.
  • the force applied in a direction different from the rotational direction is a useless force that does not contribute to the driving of the bicycle 1. Therefore, the user can drive the bicycle 1 more efficiently by increasing the propulsive force as much as possible and decreasing the loss force as much as possible. That is, these forces are loads applied to the crank 105 when the crank 105 rotates.
  • the cycle computer operation unit 205 is shown as a push button in FIG. 2, but is not limited thereto, and various input means such as a touch panel or a plurality of input means can be used in combination.
  • the cycle computer 201 includes a cycle computer cadence wireless reception unit 207 and a cycle computer wireless reception unit 209.
  • the cycle computer cadence wireless reception unit 207 and the cycle computer wireless reception unit 209 are connected to the main body portion of the cycle computer 201 through wiring.
  • the cycle computer cadence wireless reception unit 207 and the cycle computer wireless reception unit 209 need not have a reception-only function. For example, you may have a function as a transmission part.
  • an apparatus described as a transmission unit or a reception unit may also have both a reception function and a transmission function.
  • the cadence sensor 501 has a magnetic sensor 505 that detects the approach of a magnet 503 provided on the crank 105 (see FIG. 3).
  • the magnetic sensor 505 detects the position of the magnet 503 by being turned on by the approaching magnet 503. That is, when the magnetic sensor 505 is turned on, the crank 105 is also present at the position where the magnetic sensor 505 is present. From this cadence sensor 501, the cycle computer 201 can obtain cadence [rpm].
  • the cadence sensor 501 is used for calculating the position of the crank 105. This estimates the crank rotation angle from the position (angle) information of the crank 105.
  • the time interval at which the magnetic sensor 505 is turned on coincides with the time interval at which the crank 105 rotates 360 °. Therefore, the current position of the crank 105 can be estimated from the elapsed time from the moment when the latest magnetic sensor 505 is turned on.
  • (elapsed time) ⁇ (interval at which the magnetic sensor 505 is turned on) ⁇ 360 ° is the rotation angle of the crank 105 when the position of the magnetic sensor 505 is the initial rotation angle.
  • the measurement module 301 is provided on the inner surface of the crank 105, and uses a strain gauge 369 (see FIGS. 3 and 4) composed of a plurality of strain gauge elements to apply a human force (stepping force) applied by the user to the pedal 103. To detect. Specifically, a propulsive force that is the rotational force of the crank 105 and serves as the driving force of the bicycle 1 and a loss force that is a force applied in a direction different from the rotational direction are calculated.
  • FIG. 3 is a block diagram of the cycle computer 201, the measurement module 301, and the cadence sensor 501.
  • the cadence sensor 501 includes a magnetic sensor 505, a cadence sensor wireless transmission unit 507, a cadence sensor control unit 551, a cadence sensor storage unit 553, and a cadence sensor timer 561.
  • the magnetic sensor 505 is switched ON / OFF when the magnet 503 approaches. When the magnetic sensor 505 is turned on, the magnetic sensor 505 outputs an information signal indicating that to the cadence sensor control unit 551.
  • the cadence sensor wireless transmission unit 507 transmits the cadence information stored in the cadence sensor storage unit 553 to the cycle computer cadence wireless reception unit 207.
  • the transmission by the cadence sensor wireless transmission unit 507 is performed, for example, every second by an instruction from the cadence sensor timer 561.
  • a determination based on the value of the cadence sensor timer 561 is performed by the cadence sensor control unit 551, and based on the determination, transmission by the cadence sensor wireless transmission unit 507 is performed according to a command from the cadence sensor control unit 551. good.
  • the cadence sensor control unit 551 comprehensively controls the cadence sensor 501.
  • the cadence sensor control unit 551 receives an output of an information signal indicating that the magnetic sensor 505 is turned on, the cadence sensor control unit 551 performs the following operation.
  • the cadence sensor control unit 551 instructs the cadence sensor timer 561 to output timer value information.
  • the cadence sensor control unit 551 receives timer value information from the cadence sensor timer 561
  • the cadence sensor control unit 551 calculates cadence from the timer value information. Specifically, the time (cycle) [seconds] at which the magnetic sensor 505 is turned on is calculated by multiplying the count value (C) of the timer value information by one count interval (T). Then, cadence [rpm] is calculated by dividing 60 by this period.
  • the cadence sensor control unit 551 stores the cadence information in a cadence sensor RAM 555 (described later) of the cadence sensor storage unit 553.
  • the cadence sensor control unit 551 outputs a counter value reset command to the cadence sensor timer 561.
  • the cadence sensor control unit 551 may cause the cadence sensor wireless transmission unit 507 to transmit the cadence information stored in the cadence sensor storage unit 553, for example, at an interval of 1 second.
  • the cadence sensor storage unit 553 includes a cadence sensor RAM 555 and a cadence sensor ROM 557.
  • the cadence sensor RAM 555 stores timer values and the like, and the cadence sensor ROM 557 stores control programs and the like.
  • the cadence sensor timer 561 is a timer counter and always counts a clock having a predetermined cycle.
  • the cadence sensor timer 561 receives a value output command from the cadence sensor control unit 551
  • the cadence sensor timer 561 outputs timer value information to the cadence sensor control unit 551.
  • the cadence sensor timer 561 receives a reset command from the cadence sensor control unit 551
  • the cadence sensor timer 561 resets the value of the timer counter to an initial value.
  • the cadence sensor timer 561 also has a role of instructing the cadence sensor wireless transmission unit 507 to transmit timing. Specifically, for example, the transmission timing is commanded to the cadence sensor wireless transmission unit 507 every second.
  • the measurement module 301 includes a measurement module wireless transmission unit 309, a measurement module timer 361, a measurement module control unit 351, a measurement module storage unit 353, a measurement module A / D 363, a measurement module strain detection circuit 365, and A strain gauge 369 is provided.
  • the measurement module wireless transmission unit 309 transmits the propulsive force and loss force information calculated from the strain information by the measurement module control unit 351 to the cycle computer wireless reception unit 209. Transmission by the measurement module wireless transmission unit 309 is performed, for example, every second by being commanded by the measurement module timer 361. Alternatively, the measurement module control unit 351 may transmit a command based on the value of the measurement module timer 361.
  • the measurement module timer 361 is a timer counter and always counts a clock having a predetermined period. Furthermore, the measurement module timer 361 also has a role of instructing the measurement module wireless transmission unit 309 to transmit timing. Specifically, for example, the transmission timing is commanded to the measurement module wireless transmission unit 309 every second.
  • the measurement module control unit 351 comprehensively controls the measurement module 301.
  • the measurement module control unit 351 calculates the propulsive force and the loss force from the strain information. The calculation method will be described later.
  • the measurement module storage unit 353 stores various types of information.
  • the various types of information are, for example, a control program for the measurement module control unit 351 and temporary information required when the measurement module control unit 351 performs control.
  • strain information is stored.
  • the measurement module storage unit 353 includes a measurement module RAM 355 and a measurement module ROM 357.
  • the measurement module RAM 355 stores strain information and the like.
  • the measurement module ROM 357 stores a control program and various parameters, constants, and the like for calculating propulsive force and loss force from strain information.
  • the strain gauge 369 is bonded to the crank 105 and integrated.
  • the strain gauge 369 includes a first strain gauge 369a, a second strain gauge 369b, a third strain gauge 369c, and a fourth strain gauge 369d. Each terminal of the strain gauge 369 is connected to the measurement module strain detection circuit 365.
  • FIG. 4 shows an example of the arrangement of the strain gauge 369 on the crank 105 in this embodiment.
  • the strain gauge 369 is bonded to the inner surface 119 of the crank 105.
  • the inner surface of the crank 105 is a surface on which the crankshaft 107 is protruded (connected), and is a surface (side surface) parallel to a plane including a circle defined by the rotational motion of the crank 105.
  • the outer surface 120 of the crank 105 is a surface on which the pedal crankshaft 115 is protruded (connected) so as to face the inner surface 119. That is, it is a surface on which the pedal 103 is rotatably provided.
  • the upper surface 117 of the crank 105 is one of the surfaces extending in the longitudinal direction in the same direction as the inner surface 119 and the outer surface 120 and orthogonal to the inner surface 119 and the outer surface 120.
  • a lower surface 118 of the crank 105 is a surface facing the upper surface 117.
  • the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b have a detection direction parallel to the longitudinal direction of the crank 105, that is, parallel to the central axis C1 of the inner surface 119 and symmetrical to the central axis C1 of the inner surface 119. It is provided to become.
  • the third strain gauge 369c is provided on the central axis C1, and the detection direction is parallel to the central axis C1, and is provided between the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b.
  • the fourth strain gauge 369d is provided on the central axis C1 in the detection direction perpendicular to the longitudinal direction of the crank 105, that is, perpendicular to the central axis C1 of the inner surface 119.
  • the direction parallel to the central axis C1 (the vertical direction in FIG. 4) that is the axis extending in the longitudinal direction of the crank 105, that is, the direction parallel to the longitudinal direction of the crank 105 is the first strain gauge 369a
  • the second The detection direction of the strain gauge 369b and the third strain gauge 369c is the detection direction of the fourth strain gauge 369d in the direction perpendicular to the central axis C1 (the lateral direction in FIG. 4), that is, the direction perpendicular to the longitudinal direction of the crank 105. It becomes. Accordingly, the detection directions of the first strain gauge 369a to the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d are orthogonal to each other.
  • or the 4th strain gauge 369d is not restricted to FIG. In other words, other arrangements may be used as long as a parallel or vertical relationship with the central axis C1 is maintained.
  • the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are arranged symmetrically across the central axis C1
  • the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d are arranged on the central axis C1, as will be described later. This is preferable because each deformation can be detected with high accuracy.
  • crank 105 is described as a simple rectangular parallelepiped, but the corner may be rounded or a part of the surface may be configured by a curved surface depending on the design or the like. Even in such a case, each deformation described later can be detected by arranging the strain gauge 369 so as to maintain the above-described arrangement as much as possible. However, the detection accuracy decreases as the relationship (parallel or vertical) with the center axis C1 is shifted.
  • the measurement module strain detection circuit 365 is connected to the first strain gauge 369a, the second strain gauge 369b, the third strain gauge 369c, and the fourth strain gauge 369d, and outputs the strain amount of the strain gauge 369 as a voltage.
  • the output of the measurement module strain detection circuit 365 is converted from analog information to a strain information signal that is digital information by the measurement module A / D 363.
  • the strain information signal is output to the measurement module storage unit 353.
  • the strain information signal input to the measurement module storage unit 353 is stored in the measurement module RAM 355 as strain information.
  • the measurement module strain detection circuit 365 includes a first detection circuit 373a and a second detection circuit 373b that are two bridge circuits.
  • the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are connected in this order from the power source Vcc. That is, the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are connected in series with the power supply Vcc.
  • the fixed resistor R and the fixed resistor R are connected in this order from the power source Vcc.
  • the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d are connected in this order from the power source Vcc. That is, the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d are connected in series with the power supply Vcc.
  • the fixed resistor R and the fixed resistor R are connected in this order from the power source Vcc.
  • the two fixed resistors R are shared by the first detection circuit 373a and the second detection circuit 373b.
  • the two fixed resistors R have the same resistance value.
  • the two fixed resistors R have the same resistance value as that before the compression or expansion of the strain gauge 369 occurs.
  • the first strain gauge 369a to the fourth strain gauge 369d have the same resistance value.
  • the detection direction of the strain gauge 369 is the direction in which the wiring extends, and as described above, the first strain gauge 369a, the second strain gauge 369b, and the third strain gauge 369c are parallel to the central axis C1,
  • the fourth strain gauge 369d is in a direction perpendicular to the central axis C1.
  • the resistance value of the first strain gauge 369a decreases and the resistance value of the second strain gauge 369b increases. It becomes higher and the potential Vr does not change. That is, a potential difference is generated between the potential Vab and the potential Vr.
  • the resistance value of the first strain gauge 369a increases and the resistance value of the second strain gauge 369b decreases. The potential Vr does not change. That is, a potential difference is generated between the potential Vab and the potential Vr.
  • both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b When both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are compressed, the resistance value of both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b decreases, so the potential difference between the potential Vab and the potential Vr is almost zero. It becomes.
  • both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are extended, the resistance value of both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b increases, so that the potential difference between the potential Vab and the potential Vr is almost zero. It becomes.
  • the second detection circuit 373b operates similarly to the first detection circuit 373a. That is, when the third strain gauge 369c is compressed and the fourth strain gauge 369d is expanded, the potential Vcd is increased, the potential Vr is decreased, and a potential difference is generated between the potential Vcd and the potential Vr. When the third strain gauge 369c is expanded and the fourth strain gauge 369d is compressed, the potential Vcd is decreased, the potential Vr is increased, and a potential difference is generated between the potential Vcd and the potential Vr. When both the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d are compressed and when both the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d are expanded, the potential difference between the potential Vcd and the potential Vr becomes almost zero. .
  • the first detection circuit includes a connection point between the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b where the potential Vab of the first detection circuit 373a can be measured, and a connection point between the two fixed resistors R capable of measuring the potential Vr.
  • the output of 373a (hereinafter referred to as A output).
  • the connection point between the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d that can measure the potential Vcd of the second detection circuit 373b, and the connection point of the two fixed resistors R that can measure the potential Vr are represented by the second detection circuit 373b.
  • Output (hereinafter referred to as B output).
  • the A output and B output become strain information.
  • FIG. 6 shows a deformed state of the right crank 105R when a force (stepping force) is applied by the user.
  • A is a plan view seen from the upper surface 117 of the right crank 105R
  • (b) is a plan view seen from the inner surface 119 of the right crank 105R
  • (c) is seen from the end of the right crank 105R on the crankshaft 107 side. It is a top view.
  • the right crank 105R will be described, but the same applies to the left crank 105L.
  • the bending deformation x is a deformation in which the right crank 105R is bent so as to bend from the upper surface 117 toward the lower surface 118 or from the lower surface 118 toward the upper surface 117. Is a deformation caused by That is, distortion due to deformation generated in the rotation direction of the crank 105 (distortion generated in the rotation direction of the crank 105) is detected, and rotation direction distortion generated in the crank 105 can be detected by detecting the bending deformation x.
  • the bending deformation y is a deformation in which the right crank 105R bends from the outer surface 120 toward the inner surface 119 or from the inner surface 119 toward the outer surface 120, and the loss force Fr.
  • the tensile deformation z is a deformation caused by the right force 105R being stretched or compressed in the longitudinal direction and caused by the loss force Fr. That is, the strain due to the deformation generated in the direction in which the crank 105 is pulled or pushed in the longitudinal direction (strain generated in the direction parallel to the longitudinal direction) is detected. The strain in the tensile direction can be detected.
  • the torsional deformation rz is that the right crank 105R is deformed so as to be twisted, and is generated by the propulsive force Ft. That is, distortion due to deformation generated in the direction in which the crank 105 is twisted is detected, and distortion in the torsion direction generated in the crank 105 can be detected by detecting the torsional deformation rz.
  • each deformation may occur in the direction opposite to the arrow. .
  • the measurement module strain detection circuit 365 is arranged as shown in FIG. 4 and connected to the first strain gauge 369a, the second strain gauge 369b, the third strain gauge 369c, and the fourth strain gauge 369d as shown in FIG.
  • a method for detecting (measuring) the bending deformation x, the bending deformation y, the tensile deformation z, and the torsional deformation rz will be described.
  • the output A of the first detection circuit 373a is a positive output (the potential Vab is high and the potential Vr is low).
  • the output A of the first detection circuit 373a is a negative output (the potential Vab is low and the potential Vr is high).
  • Bending deformation y causes the right crank 105R to deform from the outer surface 120 toward the inner surface 119 or in the opposite direction.
  • the resistance value of both decreases. Therefore, the output A of the first detection circuit 373a is zero (there is no potential difference between the potential Vab and the potential Vr).
  • both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are stretched, so that the resistance value of both increases. For this reason, the output A of the first detection circuit 373a is zero.
  • the tensile deformation z deforms so that the right crank 105R is stretched or compressed in the longitudinal direction.
  • both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are extended, so that the resistance value of both increases. For this reason, the output A of the first detection circuit 373a is zero.
  • both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are compressed, so that the resistance value of both decreases. For this reason, the output A of the first detection circuit 373a is zero.
  • the twist deformation rz deforms so that the right crank 105R is twisted.
  • both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are extended, so that the resistance value of both increases. For this reason, the output A of the first detection circuit 373a is zero.
  • both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are extended, so that the resistance value of both increases. For this reason, the output A of the first detection circuit 373a is zero.
  • the first detection circuit 373a is connected to the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b, and detects the rotational strain generated in the crank 105.
  • the B output of the second detection circuit 373b is zero.
  • Bending deformation y causes the right crank 105R to deform from the outer surface 120 toward the inner surface 119 or in the opposite direction.
  • the third strain gauge 369c is compressed and thus the resistance value is decreased, and the fourth strain gauge 369d is expanded and the resistance value is increased. Therefore, the B output of the second detection circuit 373b is a positive output (the potential Vcd is high and the potential Vr is low).
  • the third strain gauge 369c is expanded and thus the resistance value is increased, and the fourth strain gauge 369d is compressed and the resistance value is decreased. Therefore, the output B of the second detection circuit 373b is a negative output (the potential Vcd is low and the potential Vr is high).
  • the tensile deformation z deforms so that the right crank 105R is stretched or compressed in the longitudinal direction.
  • the third strain gauge 369c is extended and the resistance value is increased, and the fourth strain gauge 369d is compressed and the resistance value is decreased. Therefore, the B output of the second detection circuit 373b is a negative output.
  • the third strain gauge 369c is compressed and thus the resistance value is decreased, and the fourth strain gauge 369d is expanded and the resistance value is increased. Therefore, the B output of the second detection circuit 373b is a positive output.
  • the twist deformation rz deforms so that the right crank 105R is twisted.
  • the resistance value increases because the third strain gauge 369c is expanded, and the resistance value does not change because the fourth strain gauge 369d does not deform in the detection direction. . Therefore, the B output of the second detection circuit 373b is a negative output.
  • the third strain gauge 369c is expanded, so that the resistance value increases, and the fourth strain gauge 369d is not deformed in the detection direction, so that the resistance value is increased. Does not change. Therefore, the B output of the second detection circuit 373b is a negative output.
  • the second detection circuit 373b is connected to the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d, and detects the inward / outward strain or tensile strain generated in the crank 105.
  • the propulsive force Ft is calculated by the following equation (1), and the loss force Fr is calculated by the following equation (2).
  • the tensile deformation z is very small compared to the bending deformation y and can be ignored. That is, the values calculated by the equations (1) and (2) are values relating to the load applied to the crank 105 when the crank 105 rotates.
  • Ft p (A ⁇ A0) + q (B ⁇ B0) [kgf] (1)
  • Fr s
  • A is the A output value at the time of calculating the propulsive force Ft (or loss force Fr)
  • A0 is the A output value at no load
  • B is B at the time of calculating the propulsive force Ft (or loss force Fr).
  • the output value, B0 is the B output value when there is no load
  • p, q, s, u are coefficients, and are values calculated by simultaneous equations consisting of the following equations (3) to (6).
  • Am is an A output value when m [kg] is placed on the pedal 103 with the angle of the crank 105 facing forward in the horizontal direction (a state in which the crank 105 extends horizontally and in the direction of the front wheel 5).
  • Be is the B output value when the angle of the crank 105 is horizontally forward and m [kg] is placed on the pedal 103.
  • Ae is an A output value when m [kg] is placed on the pedal 103 with the angle of the crank 105 being vertically downward (a state in which the crank 105 extends vertically and toward the ground).
  • Bm is the B output value when the angle of the crank 105 is vertically downward and m [kg] is placed on the pedal 103.
  • the propulsive force Ft can be calculated by substituting A and B into the equation (1).
  • the A output is corrected using the B output.
  • the arrangement of the strain gauges 369 and the configuration of the bridge circuit are not limited to the configurations shown in FIGS.
  • the number of strain gauges 369 is not limited to four, and the number of bridge circuits is not limited to one.
  • any configuration that can calculate the propulsive force Ft and the loss force Fr may be used.
  • the cycle computer 201 includes a cycle computer display unit 203, a cycle computer operation unit 205, a cycle computer cadence wireless reception unit 207, a cycle computer wireless reception unit 209, a cycle computer timer 261, and a cycle computer storage unit 253. And a cycle computer control unit 251.
  • the cycle computer display unit 203 displays various types of information based on user instructions and the like.
  • the propulsive force Ft and the loss force Fr are visualized and displayed.
  • Any visualization method may be used.
  • the visualization method in the cycle computer display unit 203 can be, for example, vector display, graph display, color-coded display, symbol display, three-dimensional display, and any method. Also, a combination thereof may be used.
  • the cycle computer operation unit 205 receives a user instruction (input). For example, the cycle computer operation unit 205 receives a display content instruction from the user on the cycle computer display unit 203.
  • the cycle computer cadence wireless reception unit 207 receives cadence information transmitted from the cadence sensor 501.
  • the cycle computer wireless reception unit 209 receives information on the propulsion force Ft and the loss force Fr transmitted from the measurement module 301.
  • the cycle computer timer 261 is a timer counter and counts the timer.
  • the timer value information generated by the cycle computer timer 261 is used in various ways by the cycle computer control unit 251 and the like.
  • the cycle computer storage unit 253 includes a cycle computer RAM 255 and a cycle computer ROM 257.
  • the cycle computer ROM 257 stores a control program and various parameters, constants, and the like for converting the propulsive force Ft and the loss force Fr into data that is visually displayed on the cycle computer display unit 203.
  • the cycle computer ROM 257 stores a table, a formula, and the like for correcting a propulsive force Ft described later.
  • the cycle computer control unit 251 comprehensively controls the cycle computer 201. Further, the cadence sensor 501 and the measurement module 301 may be comprehensively controlled. The cycle computer control unit 251 converts the propulsive force Ft and the loss force Fr into data that is visually displayed on the cycle computer display unit 203. The cycle computer control unit 251 corrects the propulsive force Ft by a method described later.
  • step ST51 the cadence sensor control unit 551 of the cadence sensor 501 detects a change of the magnetic sensor 505 to ON.
  • the cadence sensor control unit 551 detects a change in the magnetic sensor 505
  • the cadence sensor control unit 551 interrupts the process, and starts the processes after step ST53. Interruption means to interrupt a process so far and execute a specified process.
  • the cadence sensor control unit 551 calculates a cadence value.
  • the cadence sensor control unit 551 calculates the time (period) [seconds] at which the magnetic sensor 505 is turned on by multiplying the count value (C) of the timer value information by one count interval (T). Then, the cadence sensor control unit 551 calculates cadence [rpm] by dividing 60 by this time (cycle). Further, the cadence sensor control unit 551 stores the cadence information in the cadence sensor RAM 555 of the cadence sensor storage unit 553.
  • step ST55 the cadence sensor control unit 551 outputs a counter value reset command to the cadence sensor timer 561.
  • the main flow of control of the cadence sensor control unit 551 is completed.
  • the interruption is performed again, and the process is restarted from step ST51.
  • step ST57 the cadence sensor control unit 551 calculates the rotation angle of the crank 105 by the above-described formula (elapsed time) / (interval at which the magnetic sensor 505 is turned on) ⁇ 360 °, and the angle of the crank 105 is calculated. Is an angle every 30 °, and if it is an angle every 30 °, step ST59 is executed.
  • the interval at which the magnetic sensor 505 is turned ON indicates the cycle described in step ST53, and the angle every 30 ° is 12 angles obtained by dividing one round (360 °) into 12 equal parts, and 0 °
  • Each angle of 0 ° (initial rotation angle), 30 °, 60 °, 90 °,..., 330 ° increased by 30 ° from 30 ° is shown.
  • the cadence sensor control unit 551 uses the cadence sensor wireless transmission unit 507 to convert the cadence information stored in the cadence sensor storage unit 553 and the angle calculated in step ST57 into the cycle computer 201. Send to.
  • the transmission may be performed only by the cadence sensor wireless transmission unit 507 without using the cadence sensor control unit 551.
  • the value (propulsive force Ft) regarding the load in the rotation direction of the crank 105 can be acquired a plurality of times per rotation according to the rotation angle of the crank 105.
  • step ST11 the measurement module A / D 363 A / D converts the output (A output, B output) from the measurement module strain detection circuit 365 from an analog value to a digital value.
  • step ST13 strain information detected (converted) by the measurement module A / D 363 is stored in the measurement module RAM 355 of the measurement module storage unit 353.
  • step ST15 the process waits for 1 / N seconds.
  • the value of N is the number of data points measured per second. That is, the larger the value of N, the greater the number of strain information and the higher the resolution in seconds. The larger the N value, the better.
  • the N value can be determined by the cost, the required time resolution, the time required for the measurement module A / D 363 to perform A / D conversion, and the like.
  • the measurement module control unit 351 performs the process of FIG. In step ST31, the measurement module control unit 351 saves the strain information data.
  • the capacity of the measurement module RAM 355 in the measurement module storage unit 353 is limited.
  • the capacity of the measurement module RAM 355 is increased, it is not necessary to save the strain information data.
  • designing with a sufficient margin increases the cost and is not appropriate.
  • new information may be overwritten before the propulsive force Ft and the loss force Fr are calculated by the processing in step ST33 described later. Because there is.
  • step ST33 the measurement module control unit 351 calculates the propulsive force Ft and the loss force Fr. Specifically, the measurement module control unit 351 calculates the propulsive force Ft and the loss force Fr by the above-described equations (1) and (2).
  • step ST35 the measurement module control unit 351 transmits the calculated propulsive force Ft and loss force Fr via the measurement module wireless transmission unit 309.
  • the transmitted propulsion force Ft and loss force Fr are received by the cycle computer radio reception unit 209 of the cycle computer 201.
  • step ST71 when the cycle computer control unit 251 receives the propulsive force Ft, the loss force Fr, and the cadence information, an interruption is performed. That is, when the cycle computer control unit 251 detects that the cycle computer wireless reception unit 209 has received the propulsion force Ft, the loss force Fr, and the cadence information, the cycle computer control unit 251 interrupts (interrupts) the processing so far. Then, the processing after step ST73 is started. That is, the cycle computer radio reception unit 209 functions as a load acquisition unit, and this step functions as a load acquisition process and acquires a value related to the load applied to the crank 105.
  • FIG. 9 is a view showing rotation of the crank 105.
  • an angle (A position) positioned in the right direction from the crankshaft 107 is an initial rotation angle
  • the crank 105 is angled downward from the crankshaft 107 (position B) from the crankshaft 107. It rotates clockwise so as to return to the A position through an angle (C position) located in the left direction and an angle (D position) located upward from the crankshaft 107.
  • the bicycle advances toward the right in the figure.
  • the force (stepping force) for the driver to step on the pedal 103 with his / her foot to drive the bicycle 1 gradually increases from the vicinity of the D position and becomes maximum in the vicinity of the A position, and the pedaling force is almost in the vicinity of the B position. No longer joins. Further, in the vicinity of the B position to the D position, no pedal force is applied from the driver's foot.
  • FIG. 10 shows changes in the force (propulsion force Ft) applied to the crank 105 when the crank 105 rotates as shown in FIG.
  • the vertical axis represents force (for example, torque)
  • the horizontal axis represents time (for example, second).
  • the force applied to the crank 105 has a maximum value near the A position. Then, it gradually decreases and becomes a negative value near the D position.
  • the negative value is a force that causes the crank 105 to rotate in the reverse direction, that is, a load that is applied in the reverse rotation direction with respect to the direction in which the crank 105 is rotated by the pedaling force applied to the crank 105, such as a loss force Fr. This is one of the forces that do not contribute to driving the bicycle.
  • the pedal 103 (crank 105) rotates from the top to the bottom, but from the vicinity of the B position to the vicinity of the D position, the pedal 103 rotates from the bottom to the top.
  • crank 105 is provided so that the pedaling force is alternately applied to the left and right, so that the bicycle 1 can be driven by the pedaling force applied to the crank 105 on the other side.
  • the present inventors have found that the crank 105 is distorted and remains (residual strain), and an error as indicated by the dotted line in FIG. 10 occurs (zero shift). As a result of analysis.
  • the measurement result of the next round is corrected according to the minimum output (negative value and maximum absolute value) in a period of one round (one rotation).
  • a correction amount is obtained according to the detected minimum output, and the correction amount is divided into 12 equal numbers of transmitted angle information and added to the propulsive force Ft for each angle of the next lap. . That is, correction is performed by distributing the correction amount a plurality of times. For example, when the correction amount is 12 kgf, 1 kgf is added to the value of each angle of the next circumference.
  • the correction amount may be such that as the minimum output value decreases (absolute value increases), the correction amount increases in a proportional relationship (primary function). But you can. It is corrected when the minimum output is a negative value, but is not corrected when the minimum output is zero or more (a positive value) (the correction amount is set to zero).
  • Such a correction amount is obtained by experiment, simulation, or the like depending on the shape, material, etc. of the crank 105, and may be stored in the cycle computer ROM 257 as a table, or may be stored in the cycle computer ROM 257 as an arithmetic expression.
  • the cycle computer ROM 257 functions as a correction amount output unit that outputs a correction amount based on a value related to the load during the rotation of the crank 105 for a predetermined period, and the cycle computer control unit 251 controls the crank 105 after the predetermined period. It functions as a correction unit that corrects a value related to a load in rotation based on the correction amount output by the correction amount output unit.
  • Step ST72 functions as a correction amount output process and a correction process.
  • FIG. 11A is the same graph as FIG. FIG.11 (b) is a graph containing what was corrected with respect to FIG. 10 (a dashed-dotted line). According to FIG. 11B, it is clear that the error portion is corrected so as to approach the solid line.
  • step ST73 the cycle computer control unit 251 causes the cycle computer display unit 203 to display the corrected propulsive force Ft, loss force Fr, and cadence.
  • the cycle computer display unit 203 displays the corrected propulsive force Ft, loss force Fr, and cadence information as numerical values, or transmits them to the user by other visualization, hearing, and tactile methods.
  • the magnitude of the propulsive force Ft and the loss force Fr may be displayed by arrows or the like for each rotation angle (30 °) of the crank 105.
  • step ST75 the cycle computer control unit 251 stores the propulsive force Ft, the loss force Fr, and cadence information in the cycle computer RAM 255 of the cycle computer storage unit 253. Thereafter, the cycle computer control unit 251 performs other processes until the interrupt of step ST51 is performed again.
  • the cycle computer wireless reception unit 209 of the cycle computer 201 acquires the propulsive force applied to the crank 105 that is output based on the strain amount of the crank 105 of the bicycle 1, and the cycle computer ROM 257 determines that the crank 105 is 1 A correction amount is output based on the driving force during rotation. Then, the cycle computer control unit 251 corrects the propulsive force Ft in one rotation of the next crank 105 based on the correction amount output from the cycle computer ROM 257. By doing in this way, a correction amount is determined according to the propulsive force Ft acquired based on the distortion amount of the crank 105, and the value regarding the subsequent load can be corrected. Therefore, an error caused by the force applied by the driver when the crank 105 rotates can be corrected, and the error can be reduced.
  • the cycle computer ROM 257 outputs based on the propulsive force Ft in the reverse rotation direction with respect to the rotation direction (normal rotation direction) of the crank 105 by the pedaling force applied to the crank 105, the correction output by the cycle computer ROM 257 is output. Depending on the amount, it is possible to reduce the influence of the residual strain generated when a force in the direction opposite to the normal rotation direction is applied to the crank 105.
  • the cycle computer ROM 257 outputs the correction amount based on the propulsive force Ft during one rotation of the crank 105, it can be corrected based on the propulsive force Ft generated within one rotation of the crank 105. Therefore, the correction amount can be changed for each rotation of the crank 105.
  • the cycle computer control unit 251 corrects one rotation of the next crank 105 to which the cycle computer ROM 257 outputs the correction amount, the cycle computer control unit 251 can correct it periodically.
  • the cycle computer wireless reception unit 209 acquires the propulsive force Ft of the crank 105 a plurality of times per one rotation, for example, every 30 °, according to the rotation angle of the crank 105, and the cycle computer control unit 251 receives the cycle computer ROM 257. Since the correction amount output by the unit is distributed and corrected multiple times, the correction amount is distributed to a plurality of times, so that the change in the value related to the load before and after correction does not become unnatural. In particular, when a value related to a load is displayed for each of a plurality of angles, it can be distributed and corrected at each angle, so that it is difficult to feel unnatural display without being aware of the correction.
  • the correction amount is obtained based on the minimum value of one rotation of the crank 105, but may be a minimum value in a plurality of times such as two or more times. Further, since it is the half rotation that is affected by the residual strain, the minimum value for the half rotation may be used.
  • the correction is performed in the next one rotation for which the correction amount is obtained.
  • the correction may be performed in one or more rotations instead of the next.
  • the obtained correction amount is not limited to being distributed in one rotation, but may be distributed in a plurality of rotations, or may be distributed in a half rotation affected by the residual strain.
  • the correction may be performed at an arbitrary point in the rotation to be corrected. In short, it may be corrected at an arbitrary time after the correction amount is obtained.
  • the correction amount is obtained based on the minimum value of one rotation of the crank 105, it is not limited to the minimum value.
  • a correction amount may be obtained for each value at an angle of 30 ° included in a half-rotation period affected by the residual strain, and the value of the same angle in the subsequent rotations may be corrected.
  • the correction amount may be obtained based on the average of the minimum values.
  • the propulsive force [kgf] is used as the value related to the load in the rotation direction of the crank 105, but torque [N ⁇ m] or power [W] may be used.
  • torque [N ⁇ m] or power [W] may be used.
  • it may be a voltage value that is an output of the measurement module strain detection circuit 365. That is, any value indicating the tangential force of rotation of the crank 105 may be used.
  • the load in the rotation direction of the crank 105 is not limited to a value indicating the force in the tangential direction in which the crank 105 rotates, and may include other forces such as a normal direction.
  • the above-described loss force Fr since the above-described loss force Fr is also affected by the residual strain, it may be corrected by the above-described method, or may be corrected at the stage of the ratio (efficiency) of the force in the tangential direction and the normal direction.
  • components other than the crank 105 can measure the force applied by the driver via the pedal 103 and the crank 105 such as the propulsive force Ft shown in the first embodiment by detecting the strain amount. Will be described.
  • FIG. 12 is a plan view showing the chain ring 109 and the crank 105A according to this embodiment
  • FIG. 13 is a plan view showing the crank 105A shown in FIG.
  • the crank 105A is attached to the chain ring 109 via a spider arm 77 described later.
  • the chain ring 109 has two large and small sprockets (an example of a front chain wheel) 109a and 109b.
  • the crank 105A extends radially from the crankshaft side, and has five spider arms 77 capable of mounting two large and small sprockets 109a and 109b at the tip, and a pedal shaft mounting hole 115a fixed to the crankshaft 107 at the tip. And a crank arm 78. That is, the crank 105A corresponds to an arm member having a plurality of arm portions extending radially from the crankshaft.
  • a sprocket mounting portion 77a having a through hole 77b through which a fixing bolt passes and two mounting surfaces 77c for mounting the sprockets 109a and 109b is formed.
  • the large-diameter sprocket 109a has an annular gear member.
  • the gear member is made of, for example, an aluminum alloy material.
  • Gear teeth 86a with which the chain 111 is engaged are formed on the outer periphery of the gear member.
  • the small-diameter sprocket 109b has an annular gear member.
  • the gear member is made of, for example, an aluminum alloy material.
  • Gear teeth 72a with which the chain 111 is engaged are formed on the outer periphery of the gear member.
  • the spider arm 77 is formed integrally with the crank arm 78, but is not limited thereto and may be a separate body.
  • the strain amount that is, a value related to a load applied to the spider arm 77 when the crank 105 rotates can be acquired.
  • the spider arm 77 is a part of the crank 105A or a part attached to the crank 105A, the spider arm 77 is affected by residual strain generated in the crank 105A. Therefore, the correction amount is obtained based on the minimum value of one rotation among the values such as the propulsive force Ft calculated based on the strain amount obtained from the spider arm 77 by the method shown in the first embodiment, It can be corrected by subsequent rotation.
  • the proportional function for obtaining the correction amount is of course different from that of the first embodiment, and must be created separately.
  • the spider arm 77 not only the spider arm 77 but also the pedal crankshaft 115 (pedal shaft) and the crankshaft 107 are provided with strain gauges (or a torque sensor or the like), so that the amount of strain, that is, the pedal crank when the crank 105 rotates. A value related to the load applied to the shaft 115 and the crankshaft 107 can be acquired.
  • the correction amount based on the minimum value of one rotation among the values such as the propulsive force Ft calculated based on the strain amount obtained from the spider arm 77 by the method shown in the first embodiment. And can be corrected by subsequent rotation.
  • any component that is attached to the crank 105 or is a component that rotates with the crank 105 and that is affected by the residual strain of the crank 105 is applicable.
  • the propulsive force Ft applied to the crank 105A that is output based on the strain amount of the spider arm 77 is acquired, and the correction amount is based on the propulsive force Ft during which the cycle computer ROM 257 makes one rotation of the crank 105A. Is output. Then, the cycle computer control unit 251 corrects the propulsive force Ft in one rotation of the next crank based on the correction amount output from the cycle computer ROM 257. By doing in this way, a correction amount is determined according to the propulsive force Ft acquired based on the distortion amount of the spider arm 77, and the value regarding the subsequent load can be corrected. Therefore, an error caused by the force applied by the driver when the crank 105A rotates can be corrected, and the error can be reduced.
  • the rotation angle of the crank 105 is not limited to the method described in the first embodiment.
  • the rotation angle of the crank 105 is from an optical rotation detection sensor having a light emitting portion and a light receiving portion, which is narrowly provided in the vicinity of the outer peripheral portion of the crank gear. The number of gear teeth passing between the light emitting unit and the light receiving unit is counted, and the ratio of this count value to the number of gear teeth is obtained to detect the rotation angle, potentiometer, etc. A method of detecting by an existing sensor may be used.
  • the human-powered machine in the present invention means a machine driven by human power equipped with a crank 105 such as a bicycle 1 or a fitness bike.
  • a crank 105 such as a bicycle 1 or a fitness bike.
  • any human-powered machine may be used as long as it is a machine that is driven by a human power equipped with the crank 105 (it is not always necessary to move locally).
  • the measuring device in the present invention may be a part of the cycle computer 201 or another independent device. Further, it may be an aggregate of a plurality of devices physically separated. In some cases, a device other than the strain gauge 369 (measurement module strain detection circuit 365) may be a device in a completely different place through communication.

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Abstract

 クランクが回転する際の力によって生じる誤差を少なくすることができる測定装置を提供する。 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)が自転車(1)のクランク(105)のひずみ量に基づいて出力されるクランク(105)にかかる推進力を取得し、サイクルコンピュータROM(257)がクランク(105)が1回転する間の推進力に基づいて補正量を出力する。そして、サイクルコンピュータ制御部(251)が次のクランク(105)の1回転における推進力を、サイクルコンピュータROM(257)が出力した補正量に基づいて補正する。

Description

測定装置
 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。
 例えば特許文献1には、クランクにひずみセンサを設け、ひずみセンサの出力値に基づいて、回転角度毎にトルク値を算出して表示する技術が開示されている。
国際公開第2012/056548号公報
 上述した自転車のクランクにはその先端部にペダルが設けられ、運転者の足による踏み込み力がペダルを介してかかることによってクランクが回転し、同時にチェーンリング(あるいはスプロケットまたはフロントギアとも呼ばれる)を回転させて、その回転力がチェーンを介して後輪側スプロケットに伝達されて後輪が駆動される。
 前記したクランクとペダルは、自転車の左右に設けられている。そして、2つのクランクはクランク軸から互いに反対方向に延びるように接続されている。
 前記したクランクは運転者がペダルを踏み込む力(踏力)によって回転されるが、右側または左側の一方の側のクランクの1回転のうち、一方の側の踏力によって回転されるのは半回転分のみである。残りの半回転は、他方の側の踏力によって回転されている。
 ここで、他方の側の踏力によって回転されている際の一方の側のクランクには、勿論運転者がペダルに足を載せているのでクランクに対して回転方向と逆向きの力が加わる。この力は回転方向と逆向きのため駆動力に反する力であるが、その力によってクランクにひずみが生じ、回転方向と同じ向きの力が加わるまでそのひずみがクランクに残留してしまう(残留ひずみ)。
 特許文献1に記載したようなひずみセンサをクランクに取り付けてトルク等を検出する場合、この残留ひずみの影響によって、本来クランクに加わっている力に対して誤差が発生してしまう。
 そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、クランクが回転する際の力によって生じる誤差を少なく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ひずみ量に基づいて出力される前記クランクの回転時に当該クランクに加えられる負荷に関する値を取得する負荷取得部と、所定の期間前記クランクが回転する間に前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値に基づいて補正量を出力する補正量出力部と、前記所定の期間より後の前記クランクの回転において前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値を、前記補正量出力部が出力した前記補正量に基づいて補正する補正部と、を有することを特徴とする測定装置である。
 請求項6に記載された発明は、人力機械のクランク軸から放射状に延びる複数のアーム部を有するアーム部材、または前記クランクに設けられるペダル軸、または前記クランク軸のいずれかのひずみ量に基づいて出力される前記クランクの回転時に前記アーム部材または前記ペダル軸または前記クランク軸のいずれかに加えられる負荷に関する値を取得する負荷取得部と、所定の期間前記クランクが回転する間に前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値に基づいて補正量を出力する補正量出力部と、前記所定の期間より後の前記クランクの回転時において前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値を、前記補正量出力部が出力した前記補正量に基づいて補正する補正部と、を有す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ひずみ量に基づいて出力される前記クランクの回転時に当該クランクに加えられる負荷に関する値を取得する負荷取得工程と、所定の期間前記クランクが回転する間に前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値に基づいて補正量を出力する補正量出力工程と、前記所定の期間より後の前記クランクの回転において前記負荷取得工程で取得した前記負荷に関する値を、前記補正量出力工程で出力した前記補正量に基づいて補正する補正工程と、を含むことを特徴とする測定方法である。
 請求項8に記載された発明は、請求項7に記載の測定方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする測定プログラムである。
 請求項9に記載された発明は、請求項8に記載の測定プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
 請求項10に記載された発明は、人力機械のクランク軸から放射状に延びる複数のアーム部を有するアーム部材、または前記クランクに設けられるペダル軸、または前記クランク軸のいずれかのひずみ量に基づいて出力される前記クランクの回転時に前記アーム部材または前記ペダル軸または前記クランク軸のいずれかに加えられる負荷に関する値を取得する負荷取得工程と、所定の期間前記クランクが回転する間に前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値に基づいて補正量を出力する補正量出力工程と、前記所定の期間より後の前記クランクの回転時において前記負荷取得工程で取得した前記負荷に関する値を、前記補正量出力工程で出力した前記補正量に基づいて補正する補正工程と、を含むことを特徴とする測定方法である。
 請求項11に記載された発明は、請求項10に記載の測定方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする測定プログラムである。
 請求項12に記載された発明は、請求項11に記載の測定プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
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。 クランクの回転を示した説明図である。 クランクが回転した際のクランクにかかる力(推進力)の変化を示したグラフである。 図10にしめしたグラフに対して補正後の力の変化を追加したグラフである。 本発明の第2の実施例にかかるチェーンリングとクランクとを示した平面図である。 図12に示されたクランクを示した平面図である。
 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、負荷取得部が人力機械のクランクのひずみ量に基づいて出力されるクランクの回転時に当該クランクに加えられる負荷に関する値を取得し、補正量出力部が所定の期間クランクが回転する間に負荷取得部が取得した負荷に関する値に基づいて補正量を出力する。そして、補正部が所定の期間より後のクランクの回転において負荷取得部が取得した負荷に関する値を、補正量出力部が出力した補正量に基づいて補正する。このようにすることにより、クランクのひずみ量に基づいて取得した負荷に関する値に応じて補正量が決定され、その後の負荷に関する値を補正することができる。したがって、クランクが回転する際に運転者によって加えられる力によって生じる誤差を補正することができ、当該誤差を少なくすることができる。
 また、補正量出力部は、クランクに加わる踏力によりクランクを回転させる方向に対して逆回転方向の負荷に関する値に基づいて補正量を出力してもよい。このようにすることにより、補正量出力部が出力する補正量によって、クランクに対して駆動力を伝達する通常の回転方向と逆向きの力が加わることで発生する残留ひずみの影響を少なくすることができる。
 また、補正量出力部は、クランクの1回転の間に負荷取得部が取得した負荷に関する値に基づいて補正量を出力してもよい。このようにすることにより、クランクの1回転内に発生した負荷に基づいて補正することができるので、クランク1回転ごとに補正量を変化させることができる。
 また、補正部は、補正量出力部が補正量を出力した次のクランクの1回転について補正してもよい。このようにすることにより、定期的に補正することができる。
 また、負荷取得部が、クランクの回転角度に応じて1回転当たり複数回クランクの回転方向の負荷に関する値を取得し、補正部は、補正量出力部が出力した補正量を、前記複数回に分散させて補正してもよい。このようにすることにより、補正量が複数に分散されるため、補正前後の負荷に関する値の変化が不自然にならなくなる。特に複数角度ごとに負荷に関する値が表示される場合には各角度に分散して補正できるので、補正を意識させずに不自然な表示と感じにくくすることができる。
 また、他の実施形態にかかる測定装置は、負荷取得部が人力機械のクランク軸から放射状に延びる複数のアーム部を有するアーム部材、またはクランクに設けられるペダル軸、またはクランク軸のいずれかのひずみ量に基づいて出力されるクランクの回転時にアーム部材またはペダル軸またはクランク軸のいずれかに加えられる負荷に関する値を取得し、補正量出力部が所定の期間クランクが回転する間に負荷取得部が取得した負荷に関する値に基づいて補正量を出力する。そして、補正部が所定の期間より後のクランクの回転時において負荷取得部が取得した負荷に関する値を、補正量出力部が出力した補正量に基づいて補正する。このようにすることにより、アーム部材やペダル軸またはクランク軸のひずみ量に基づいて取得した負荷に関する値に応じて補正量が決定され、その後の負荷に関する値を補正することができる。したがって、クランクが回転する際に運転者によって加えられる力によって生じる誤差を補正することができ、当該誤差を少なくすることができる。
 また、本発明の一実施形態にかかる測定方法は、負荷取得工程で人力機械のクランクのひずみ量に基づいて出力されるクランクの回転時に当該クランクに加えられる負荷に関する値を取得し、補正量出力工程で所定の期間クランクが回転する間に負荷取得部が取得した負荷に関する値に基づいて補正量を出力する。そして、補正工程で所定の期間より後のクランクの回転において負荷取得工程で取得した負荷に関する値を、補正量出力部が出力した補正量に基づいて補正する。このようにすることにより、クランクのひずみ量に基づいて取得した負荷に関する値に応じて補正量が決定され、その後の負荷に関する値を補正することができる。したがって、クランクが回転する際に運転者によって加えられる力によって生じる誤差を補正することができ、当該誤差を少なくすることができる。
 また、上述した測定方法をコンピュータにより実行させる測定プログラムとしてもよい。このようにすることにより、コンピュータを用いて、クランクのひずみ量に基づいて取得した負荷に関する値に応じて補正量が決定され、その後の負荷に関する値を補正することができる。したがって、クランクが回転する際に運転者によって加えられる力によって生じる誤差を補正することができ、当該誤差を少なくすることができる。
 また、上述した測定プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このようにすることにより、当該プログラムを機器に組み込む以外に単体でも流通させることができ、バージョンアップ等も容易に行える。
  また、本発明の他の実施形態にかかる測定方法は、負荷取得工程で人力機械のクランク軸から放射状に延びる複数のアーム部を有するアーム部材、またはクランクに設けられるペダル軸、またはクランク軸のいずれかのひずみ量に基づいて出力されるクランクの回転時にアーム部材またはペダル軸またはクランク軸のいずれかに加えられる負荷に関する値を取得し、補正量出力工程で所定の期間クランクが回転する間に負荷取得部が取得した負荷に関する値に基づいて補正量を出力する。そして、補正工程で所定の期間より後のクランクの回転時において負荷取得工程で取得した負荷に関する値を、補正量出力部が出力した補正量に基づいて補正する。このようにすることにより、アーム部材やペダル軸またはクランク軸のひずみ量に基づいて取得した負荷に関する値に応じて補正量が決定され、その後の負荷に関する値を補正することができる。したがって、クランクが回転する際に運転者によって加えられる力によって生じる誤差を補正することができ、当該誤差を少なくすることができる。
 また、上述した測定方法をコンピュータにより実行させる測定プログラムとしてもよい。このようにすることにより、コンピュータを用いて、アーム部材やペダル軸またはクランク軸のひずみ量に基づいて取得した負荷に関する値に応じて補正量が決定され、その後の負荷に関する値を補正することができる。したがって、クランクが回転する際に運転者によって加えられる力によって生じる誤差を補正することができ、当該誤差を少なくすることができる。
 また、上述した測定プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このようにすることにより、当該プログラムを機器に組み込む以外に単体でも流通させることができ、バージョンアップ等も容易に行える。
 本発明の第1の実施例にかかる測定装置としてのサイクルコンピュータ201を備えた自転車1を図1乃至図11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(踏力)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。即ち、これらの力は、クランク105の回転時に当該クランク105に加えられる負荷である。
 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。
 また、ケイデンスセンサ501は、クランク105の位置を算出するために利用される。これは、クランク105の位置(角度)情報からクランクの回転角度を推測する。磁気センサ505がONになる時間間隔はクランク105が360°回転する時間間隔と一致する。したがって、クランク105の現在位置の推測は、直近の磁気センサ505がONになった瞬間からの経過時間で推測することができる。具体的には(経過時間)÷(磁気センサ505がONになる間隔)×360°が、磁気センサ505の位置を初期回転角度としたときのクランク105の回転角度となる。
 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(踏力)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。特に本実施例では、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への配置の例を示す。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信号に変換される。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の例を図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。即ち、(1)式及び(2)式で算出される値が、クランク105の回転時に当該クランク105に加えられる負荷に関する値となる。
 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。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。
 なお、ひずみゲージ369の配置やブリッジ回路の構成は図4や図5に示した構成に限らない。例えばひずみゲージ369は4つに限らないし、ブリッジ回路も1つに限らない。要するに、推進力Ftや損失力Frが算出できる構成であればよい。
 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Ftと損失力Fr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Ft及び損失力Frの情報を受信する。
 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Ftおよび損失力Fr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。また、サイクルコンピュータROM257には後述する推進力Ftを補正するためのテーブル、式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Ftおよび損失力Fr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。また、サイクルコンピュータ制御部251は、推進力Ftを後述する方法で補正する。
 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、上述した(経過時間)÷(磁気センサ505がONになる間隔)×360°の式によってクランク105の回転角度を算出し、クランク105の角度が30°ごとの角度か否かを判断し、30°ごとの角度である場合はステップST59を実行する。ここで、磁気センサ505がONになる間隔とはステップST53に記載した周期を示し、30°ごとの角度とは、1周(360°)を12等分した12個の角度であり、0°から30°ずつ増加した0°(初期回転角度)、30°、60°、90°、…、330°の各角度を示している。
 次に、ステップST59において、ケイデンスセンサ制御部551は、ケイデンスセンサ記憶部553に記憶されているケイデンス情報とステップST57で算出された角度とを、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。このようにすることにより、クランク105の回転角度に応じて1回転当たり複数回クランク105の回転方向の負荷に関する値(推進力Ft)を取得することができる。
 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。
 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。
 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、算出された推進力Ft及び損失力Frを送信する。送信された推進力Ft及び損失力Fr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。
 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、推進力Ft、損失力Fr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が推進力Ft、損失力Fr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。即ち、サイクルコンピュータ無線受信部209が負荷取得部として機能し、本ステップは負荷取得工程として機能してクランク105に加えられる負荷に関する値を取得している。
 次に、ステップST72において、受信した推進力を補正する。ステップST72で行う補正について図9乃至図11を参照して説明する。図9は、クランク105の回転を示した図である。図9において、クランク105は、クランク軸107から右方向に位置する角度(A位置)を初期回転角度とすると、そこからクランク軸107から下方向に位置する角度(B位置)、クランク軸107から左方向に位置する角度(C位置)、クランク軸107から上方向に位置する角度(D位置)を通ってA位置に戻るような時計回りに回転する。このように回転することで自転車は図の右方向に向かって進行する。
 図9において、運転者が自転車1を駆動するために足でペダル103を踏む込む力(踏力)は、D位置近傍から徐々に増加してA位置近傍において最大となり、B位置近傍で踏力はほぼ加わらなくなる。そして、B位置近傍からD位置近傍においては、運転者の足から踏力は加えられない。
 図9のようにクランク105が回転した際のクランク105に加えられる力(推進力Ft)の変化を図10に示す。図10において、縦軸は力(例えばトルク)であり、横軸は時間(例えば秒)である。上述したように、クランク105に加えられる力はA位置近傍で最大値となる。そして、徐々に減少してD位置近傍でマイナス値となる。マイナス値とは、クランク105を逆方向に回転させるような力であり、即ち、クランク105に加わる踏力によりクランク105を回転させる方向に対して逆回転方向に加わる負荷であり、損失力Frのように自転車の駆動に寄与しない力の1つである。
 D位置近傍からB位置近傍の間はペダル103(クランク105)は上から下に回転移動するが、B位置近傍からD位置近傍まではペダル103は下から上に回転移動するため、ペダル103に置かれている運転者の足にかかる体重や運転者が無意識に加える力等は、クランク105を回転させる力とはならずに、逆にクランク105を逆向きに回転させるような力として作用する。そのため、これらの力は図10に示したようなマイナス値として現れる。即ち、このマイナス値は、クランク105に加わる踏力によりクランク105を回転させる方向に対して逆回転方向の負荷に関する値である。
 但し、このマイナス値の力が加わっても、クランク105は、左右で交互に踏力が加わるように設けられているので、他方の側のクランク105に加わる踏力によって自転車1を駆動することはできる。しかしながら、このような力が加わることで、クランク105にひずみが生じて残留し(残留ひずみ)、図10の点線で示したような誤差が発生してしまう(ゼロシフト)ことを本発明者らが解析した結果判明した。
 このような残留ひずみは、図10に示したように、B位置以降で影響し始め、A点近傍で影響が無くなる。したがって、図10に示したように、クランク105の1回転のうち約半周の期間において影響するものである。また、この残留ひずみは、上述した(1)式や(2)式による補正では補正しきれないものであり、別途補正する必要がある。
 そこで、本実施例では、ある1周(1回転)の期間における最低出力(マイナス値で最大の絶対値)に応じて、次周(次の1回転)の測定結果を補正する。具体的には、検出された最低出力に応じて補正量を求めて、その補正量を、送信されてくる角度情報の数である12等分して次周の各角度の推進力Ftに加える。即ち、補正量を複数回に分散させて補正している。例えば補正量が12kgfだった場合は、次周の各角度の値に1kgfを加算する。
 補正量は、最低出力の値が小さくなる(絶対値が大きくなる)にしたがって、補正量が比例関係(一次関数)で大きくなるようなものが挙げられるが、比例関係でなく、二次関数などでもよい。なお、最低出力がマイナス値の場合には補正するが、ゼロ以上(プラス値)の場合は補正しない(補正量をゼロとする)。このような補正量は、クランク105の形状や材質等により、実験やシミュレーション等により求められ、テーブルとしてサイクルコンピュータROM257に記憶してもよいし、演算式としてサイクルコンピュータROM257に記憶してもよい。
 即ち、サイクルコンピュータROM257が所定の期間クランク105が回転する間の負荷に関する値に基づいて補正量を出力する補正量出力部として機能し、サイクルコンピュータ制御部251が所定の期間より後のクランク105の回転における負荷に関する値を、補正量出力部が出力した補正量に基づいて補正する補正部として機能する。また、ステップST72は、補正量出力工程および補正工程として機能する。
 このようにすることにより、図11に示すように、残留ひずみの影響を少なくすることができる。図11(a)は、図10と同一のグラフである。図11(b)は、図10に対して補正したもの(一点鎖線)を含むグラフである。図11(b)によれば、誤差の部分が実線に近づくように補正されていることが明らかである。
 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に補正後の推進力Ftと損失力Fr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、補正後の推進力Ftと損失力Fr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。
 例えば、クランク105の回転角度(30°)毎に推進力Ftと損失力Frの大きさを矢印等で表示することなどが挙げられる。
 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、推進力Ftと損失力Fr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、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が自転車1のクランク105のひずみ量に基づいて出力されるクランク105にかかる推進力を取得し、サイクルコンピュータROM257がクランク105が1回転する間の推進力に基づいて補正量を出力する。そして、サイクルコンピュータ制御部251が次のクランク105の1回転における推進力Ftを、サイクルコンピュータROM257が出力した補正量に基づいて補正する。このようにすることにより、クランク105のひずみ量に基づいて取得した推進力Ftに応じて補正量が決定され、その後の負荷に関する値を補正することができる。したがって、クランク105が回転する際に運転者によって加えられる力によって生じる誤差を補正することができ、当該誤差を少なくすることができる。
 また、サイクルコンピュータROM257は、クランク105に加わる踏力によりクランク105の回転方向(通常の回転方向)に対して逆回転方向の推進力Ftに基づいて出力しているので、サイクルコンピュータROM257が出力する補正量によって、クランク105に対して通常の回転方向と逆向きの力が加わることで発生する残留ひずみの影響を少なくすることができる。
 また、サイクルコンピュータROM257は、クランク105の1回転の間の推進力Ftに基づいて補正量を出力しているので、クランク105の1回転内に発生した推進力Ftに基づいて補正することができるため、クランク105の1回転ごとに補正量を変化させることができる。
 また、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ROM257が補正量を出力した次のクランク105の1回転について補正しているので、定期的に補正することができる。
 また、サイクルコンピュータ無線受信部209が、クランク105の回転角度に応じて、例えば30°ごとになど1回転当たり複数回クランク105の推進力Ftを取得し、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ROM257部が出力した補正量を、その複数回に分散させて補正しているので、補正量が複数に分散されるため、補正前後の負荷に関する値の変化が不自然にならなくなる。特に複数角度ごとに負荷に関する値が表示される場合には各角度に分散して補正できるので、補正を意識させずに不自然な表示と感じにくくすることができる。
 なお、上述した実施例では、クランク105の1回転の最小値に基づいて補正量を求めていたが、2回転以上など複数回における最小値でもよい。また、残留ひずみの影響を受けるのは半回転分であるので、当該半回転分の最小値であってもよい。
 また、上述した実施例では、補正量を求めた次の1回転において補正していたが、次ではなく、1回転以上先の回転において補正するようにしてもよい。また、求めた補正量は1回転に分散させるに限らず、複数回転に分散させてもよいし、残留ひずみの影響を受ける半回転に分散させてもよい。さらには、補正する回転の任意の点で一度に補正してもよい。要するに補正量を求めた後の任意の時間に補正すればよい。
 また、補正量は、クランク105の1回転の最小値に基づいて求めていたが、最小値に限らない。例えば残留ひずみの影響を受ける半回転の期間に含まれる30°ごとの角度に値それぞれに対して補正量を求め、次以降の回転の同じ角度の値を補正するようにしてもよいし、複数回の最小値の平均に基づいて補正量を求めてもよい。
 また、上述した実施例では、クランク105の回転方向の負荷に関する値として推進力[kgf]であったが、トルク[N・m]でもよいしパワー[W]でもよい。或いは、測定モジュールひずみ検出回路365の出力である電圧値であってもよい。つまり、クランク105の回転する接線方向の力を示す値であればよい。
 また、クランク105の回転方向の負荷は、クランク105の回転する接線方向の力を示す値に限らず、法線方向など他の力を含むものであってもよい。例えば上述した損失力Frも残留ひずみの影響を受けるため、上述した方法で補正してもよいし、接線方向と法線方向の力の割合(効率)の段階で補正するようにしてもよい。
 次に、本発明の第2の実施例にかかる測定装置を図12乃至図13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、クランク105以外にひずみ量を検出することによって、第1の実施例に示した推進力Ftなどの運転者がペダル103やクランク105を介して加える力を測定することができる部品について説明する。
 図12は、本実施例にかかるチェーンリング109とクランク105Aとを示した平面図、図13は、図12に示されたクランク105Aを示した平面図である。
 クランク105Aは、チェーンリング109に後述するスパイダーアーム77を介して取り付けられている。チェーンリング109は、大小2つのスプロケット(フロントチェーンホイールの一例)109a、109bを有している。
 クランク105Aは、クランク軸側から放射状に延び、大小2枚のスプロケット109a、109bを先端に装着可能な5つのスパイダーアーム77と、クランク軸107に固定され先端にペダル軸装着孔115aが形成されたクランクアーム78と、を有している。即ち、クランク105Aが、クランク軸から放射状に延びる複数のアーム部を有するアーム部材に相当する。スパイダーアーム77の先端には、固定ボルトが貫通する貫通孔77bとスプロケット109a、109b取付用の2つの取付面77cとを有するスプロケット取付部77aが形成されている。
 大径のスプロケット109aは、環状のギア部材を有している。ギア部材は、例えばアルミニウム合金材で形成されている。ギア部材の外周部には、チェーン111が噛み合うギア歯86aが形成されている。小径のスプロケット109bは、環状のギア部材を有している。ギア部材は、例えばアルミニウム合金材で形成されている。ギア部材の外周部には、チェーン111が噛み合うギア歯72aが形成されている。
 なお、図12や図13は、スパイダーアーム77がクランクアーム78と一体的に形成されていたが、それに限らず別体であってもよい。
 このような構成のクランク105Aにおいて、スパイダーアーム77にひずみゲージを設けることで、そのひずみ量、即ち、クランク105の回転時にスパイダーアーム77にかかる負荷に関する値を取得することができる。そのとき、スパイダーアーム77は、クランク105Aの一部あるいはクランク105Aに取り付けられる部品であるので、クランク105Aに発生する残留ひずみの影響を受ける。したがって、第1の実施例に示したような方法でスパイダーアーム77から取得したひずみ量に基づいて算出された推進力Ft等の値のうち1回転の最小値に基づいて補正量を求めて、以降の回転で補正するようにすることができる。なお、補正量を求める比例関数等は、勿論第1の実施例とは異なるので、別途作成する必要がある。
 なお、スパイダーアーム77だけでなく、ペダルクランク軸115(ペダル軸)やクランク軸107にひずみゲージ(あるいはトルクセンサ等でもよい)を設けることで、そのひずみ量、即ち、クランク105の回転時にペダルクランク軸115やクランク軸107にかかる負荷に関する値を取得することができる。そして、これらの場合も第1の実施例に示したような方法でスパイダーアーム77から取得したひずみ量に基づいて算出された推進力Ft等の値のうち1回転の最小値に基づいて補正量を求めて、以降の回転で補正するようにすることができる。要するに、クランク105に取り付けられる、あるいはクランク105が取り付けられて、クランク105とともに回転する部品であって、クランク105の残留ひずみの影響を受ける部品であれば適用可能である。
 本実施例によれば、スパイダーアーム77のひずみ量に基づいて出力されるクランク105Aにかかる推進力Ftを取得し、サイクルコンピュータROM257がクランク105Aが1回転する間の推進力Ftに基づいて補正量を出力する。そして、サイクルコンピュータ制御部251が次のクランクの1回転における推進力Ftを、サイクルコンピュータROM257が出力した補正量に基づいて補正する。このようにすることにより、スパイダーアーム77のひずみ量に基づいて取得した推進力Ftに応じて補正量が決定され、その後の負荷に関する値を補正することができる。したがって、クランク105Aが回転する際に運転者によって加えられる力によって生じる誤差を補正することができ、当該誤差を少なくすることができる。
 なお、クランク105の回転角度は、第1の実施例に記載した方法に限らず、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でもよい。
 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。
 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)
  77      スパイダーアーム(アーム部)
  105    クランク
  105A  クランク(アーム部材)
  107      クランク軸
  115    ペダルクランク軸(ペダル軸)
  201    サイクルコンピュータ(測定装置)
  209    サイクルコンピュータ無線受信部(負荷取得部)
  251    サイクルコンピュータ制御部(補正部)
  257    サイクルコンピュータROM(補正量出力部)
  ST71  データ受信による割り込み(負荷取得工程)
  ST72  データの補正(補正量出力工程、補正工程)

Claims (12)

  1.  人力機械のクランクのひずみ量に基づいて出力される前記クランクの回転時に当該クランクに加えられる負荷に関する値を取得する負荷取得部と、
     所定の期間前記クランクが回転する間に前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値に基づいて補正量を出力する補正量出力部と、
     前記所定の期間より後の前記クランクの回転において前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値を、前記補正量出力部が出力した前記補正量に基づいて補正する補正部と、
    を有することを特徴とする測定装置。
  2.  前記補正量出力部は、前記クランクに加わる踏力により前記クランクを回転させる方向に対して逆回転方向の前記負荷に関する値に基づいて前記補正量を出力することを特徴とする請求項1に記載の測定装置。
  3.  前記補正量出力部は、前記クランクの1回転の間の前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値に基づいて前記補正量を出力す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.  前記補正部は、前記補正量出力部が前記補正量を出力した次の前記クランクの1回転について補正す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.  前記負荷取得部は、前記クランクの回転角度に応じて1回転当たり複数回前記クランクの回転方向の負荷に関する値を取得し、
     前記補正部は、前記補正量出力部が出力した前記補正量を、前記複数回に分散させて補正す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.  人力機械のクランク軸から放射状に延びる複数のアーム部を有するアーム部材、または前記クランクに設けられるペダル軸、または前記クランク軸のいずれかのひずみ量に基づいて出力される前記クランクの回転時に前記アーム部材または前記ペダル軸または前記クランク軸のいずれかに加えられる負荷に関する値を取得する負荷取得部と、
     所定の期間前記クランクが回転する間に前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値に基づいて補正量を出力する補正量出力部と、
     前記所定の期間より後の前記クランクの回転時において前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値を、前記補正量出力部が出力した前記補正量に基づいて補正する補正部と、
    を有することを特徴とする測定装置。
  7.  人力機械のクランクのひずみ量に基づいて出力される前記クランクの回転時に当該クランクに加えられる負荷に関する値を取得する負荷取得工程と、
     所定の期間前記クランクが回転する間に前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値に基づいて補正量を出力する補正量出力工程と、
     前記所定の期間より後の前記クランクの回転において前記負荷取得工程で取得した前記負荷に関する値を、前記補正量出力工程で出力した前記補正量に基づいて補正する補正工程と、
    を含むことを特徴とする測定方法。
  8.  請求項7に記載の測定方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする測定プログラム。
  9.  請求項8に記載の測定プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  10.  人力機械のクランク軸から放射状に延びる複数のアーム部を有するアーム部材、または前記クランクに設けられるペダル軸、または前記クランク軸のいずれかのひずみ量に基づいて出力される前記クランクの回転時に前記アーム部材または前記ペダル軸または前記クランク軸のいずれかに加えられる負荷に関する値を取得する負荷取得工程と、
     所定の期間前記クランクが回転する間に前記負荷取得部が取得した前記負荷に関する値に基づいて補正量を出力する補正量出力工程と、
     前記所定の期間より後の前記クランクの回転時において前記負荷取得工程で取得した前記負荷に関する値を、前記補正量出力工程で出力した前記補正量に基づいて補正する補正工程と、
    を含むことを特徴とする測定方法。
  11.  請求項10に記載の測定方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする測定プログラム。
  12.  請求項11に記載の測定プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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