(57)【要約】【課題】出力電圧から周波数に変換せずに検出対象の歪を検出できる歪検出装置および人力駆動車用部品を提供する。【解決手段】歪検出装置は、検出対象に取り付けられるベース部と、応力に応じて発振周波数が変化し、第１の姿勢で前記ベース部の取付面に設けられ、第１方向における前記ベース部の歪を検出するための第１振動子と、応力に応じて発振周波数が変化し、前記第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で前記取付面に設けられ、前記第１方向とは異なる第２方向における前記ベース部の歪を検出するための第２振動子と、前記第１振動子に接続され、前記第１振動子を発振させる第１発振回路と、前記第２振動子に接続され、前記第２振動子を発振させる第２発振回路とを含む。【選択図】図３
2020024168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象に取り付けられるベース部と、
応力に応じて発振周波数が変化し、第１の姿勢で前記ベース部の取付面に設けられ、第１方向における前記ベース部の歪を検出するための第１振動子と、
応力に応じて発振周波数が変化し、前記第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で前記取付面に設けられ、前記第１方向とは異なる第２方向における前記ベース部の歪を検出するための第２振動子と、
前記第１振動子に接続され、前記第１振動子を発振させる第１発振回路と、
前記第２振動子に接続され、前記第２振動子を発振させる第２発振回路と、を含む、歪検出装置。
【請求項２】
前記第１振動子は、前記ベース部に接着され、
前記第２振動子は、前記ベース部に接着される、請求項１に記載の歪検出装置。
【請求項３】
前記第１振動子は、前記第１方向に平行に延びる、請求項１または２に記載の歪検出装置。
【請求項４】
前記第１振動子は、実質的に直方体の形状を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項５】
前記第２振動子は、前記第２方向に平行に延びる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項６】
前記第２振動子は、実質的に直方体の形状を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項７】
前記第１振動子は、長手方向を有し、
前記第２振動子は、長手方向を有し、
前記第１振動子の長手方向と前記第２振動子の長手方向とのなす角度は、３０度、４５度、９０度、および、１２０度のいずれか１つである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項８】
前記第１振動子の形状と、前記第２振動子の形状とは、相似である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項９】
前記第１振動子の表面積と、前記第２振動子の表面積とは、実質的に等しい、請求項１〜８のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項１０】
検出対象に取り付けられるベース部と、
応力に応じて発振周波数が変化し、前記ベース部の取付面に設けられ、第１方向における前記ベース部の歪を検出するための第１振動子と、
基準振動子と、
前記第１振動子に接続され、前記第１振動子を発振させる第１発振回路と、
前記基準振動子に接続され、前記基準振動子を発振させる基準発振回路と、
前記第１発振回路の出力と、前記基準発振回路の出力とに応じた信号を出力する出力回路と、を含む、歪検出装置。
【請求項１１】
前記基準振動子は、前記ベース部、前記ベース部と別体の回路基板、および、前記ベース部が設けられる検出対象の表面のいずれか１つに設けられる、請求項１０に記載の歪検出装置。
【請求項１２】
前記基準振動子は、前記ベース部に歪が発生した場合、前記第１振動子が前記ベース部から受ける力よりも、前記ベース部から受ける力が小さくなるように前記ベース部に設けられる、請求項１１に記載の歪検出装置。
【請求項１３】
前記基準振動子は、前記ベース部に接着される、請求項１２に記載の歪検出装置。
【請求項１４】
前記第１振動子は、前記第１方向に平行に延びる、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項１５】
前記第１振動子は、実質的に直方体の形状を有する、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項１６】
応力に応じて発振周波数が変化する第２振動子と、第２発振回路とをさらに含み、
前記第１振動子は、第１の姿勢で前記ベース部の取付面に設けられ、第１方向における前記ベース部の歪を検出し、
前記第２振動子は、前記第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で前記取付面に設けられ、前記第１方向とは異なる第２方向における前記ベース部の歪を検出し、
前記第２発振回路は、前記第２振動子に接続され、前記第２振動子を発振させる、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項１７】
前記第１振動子は、前記ベース部に接着され、
前記第２振動子は、前記ベース部に接着される、請求項１６に記載の歪検出装置。
【請求項１８】
前記第２振動子は、前記第２方向に平行に延びる、請求項１６または１７に記載の歪検出装置。
【請求項１９】
前記第２振動子は、実質的に直方体の形状を有する、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項２０】
前記第１振動子は、長手方向を有し、
前記第２振動子は、長手方向を有し、
前記第１振動子の長手方向と前記第２振動子の長手方向とのなす角度は、３０度、４５度、９０度、および、１２０度のいずれか１つである、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項２１】
前記第１振動子の形状と、前記第２振動子の形状と、前記基準振動子の形状とは、相似である、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項２２】
前記第１振動子の表面積と、前記第２振動子の表面積と、前記基準振動子の表面積とは、実質的に等しい、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項２３】
前記基準振動子は、実質的に直方体の形状を有する、請求項１０〜２２のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項２４】
前記第２振動子は、水晶またはセラミックによって形成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項２５】
前記第２振動子は、水晶またはセラミックによって形成される、請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項２６】
前記基準振動子は、水晶またはセラミックによって形成される、請求項１０〜２３および２５のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項２７】
前記第１振動子は、水晶またはセラミックによって形成される、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項２８】
前記ベース部は、板状に形成される、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項２９】
前記ベース部は、金属材料を含む、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項３０】
前記ベース部の前記取付面と反対側の面は、前記検出対象の表面に取り付け可能に構成される、請求項１〜２９のいずれか一項に記載の歪検出装置。
【請求項３１】
請求項１〜３０のいずれか一項に記載の歪検出装置を含む、人力駆動車用部品。
【請求項３２】
請求項１〜３０のいずれか一項に記載の歪検出装置を含み、人力駆動力の伝達経路に設けられる、人力駆動車用部品。
【請求項３３】
人力駆動車の推進をアシストするモータ、前記人力駆動車のクランクアーム、前記人力駆動車のフレーム、および、前記人力駆動車のペダルの少なくとも１つをさらに含む、請求項３１または３２に記載の人力駆動車用部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、歪検出装置および人力駆動車用部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示される人力駆動車の一例である自転車は、人力駆動力が入力されるクランクと、クランクに設けられるトルクセンサとを含む。トルクセンサは、クランクの歪を検出する歪ゲージを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９３５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
歪ゲージ以外で、検出対象に生じる歪を検出することができる検出装置が求められている。
本開示の目的の１つは、検出対象の歪を検出できる歪検出装置および人力駆動車用部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の第１側面に従う歪検出装置は、検出対象に取り付けられるベース部と、応力に応じて発振周波数が変化し、第１の姿勢で前記ベース部の取付面に設けられ、第１方向における前記ベース部の歪を検出するための第１振動子と、応力に応じて発振周波数が変化し、前記第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で前記取付面に設けられ、前記第１方向とは異なる第２方向における前記ベース部の歪を検出するための第２振動子と、前記第１振動子に接続され、前記第１振動子を発振させる第１発振回路と、前記第２振動子に接続され、前記第２振動子を発振させる第２発振回路と、を含む。
第１側面の歪検出装置によれば、第１振動子の発振周波数の変化に応じて第１方向におけるベース部の歪を検出でき、第２振動子の発振周波数の変化に応じて第２方向におけるベース部の歪を検出できる。したがって、歪検出装置は、複数の方向におけるベース部の歪を検出できる。
【０００６】
本開示の第１側面に従う第２側面の歪検出装置において、前記第１振動子は、前記ベース部に接着され、前記第２振動子は、前記ベース部に接着される。
第２側面の歪検出装置によれば、ベース部に加えられる力が第１振動子および第２振動子にそれぞれ伝達される。このため、ベース部に加えられる力に応じて第１振動子および第２振動子の発振周波数が変化しやすくなる。
【０００７】
本開示の第１または第２側面に従う第３側面の歪検出装置において、前記第１振動子は、前記第１方向に平行に延びる。
第３側面の歪検出装置によれば、第１振動子によって第１方向におけるベース部の歪を好適に検出できる。
【０００８】
本開示の第１〜第３側面のいずれか一つに従う第４側面の歪検出装置において、前記第１振動子は、実質的に直方体の形状を有する。
第４側面の歪検出装置によれば、第１振動子を簡素な形状に構成できる。
【０００９】
本開示の第１〜第４側面のいずれか一つに従う第５側面の歪検出装置において、前記第２振動子は、前記第２方向に平行に延びる。
第５側面の歪検出装置によれば、第２振動子によって第２方向におけるベース部の歪を好適に検出できる。
【００１０】
本開示の第１〜第５側面のいずれか一つに従う第６側面の歪検出装置において、前記第２振動子は、実質的に直方体の形状を有する。
第６側面の歪検出装置によれば、第２振動子を簡素な形状に構成できる。
【００１１】
本開示の第１〜第６側面のいずれか一つに従う第７側面の歪検出装置において、前記第１振動子は、長手方向を有し、前記第２振動子は、長手方向を有し、前記第１振動子の長手方向と前記第２振動子の長手方向とのなす角度は、３０度、４５度、９０度、および、１２０度のいずれか１つである。
第７側面の歪検出装置によれば、第１方向と第２方向とのなす角度が３０度、４５度、９０度、および、１２０度のいずれか１つとなるように第１方向および第２方向のそれぞれにおけるベース部の歪を検出できる。
【００１２】
本開示の第１〜第７側面のいずれか一つに従う第８側面の歪検出装置において、前記第１振動子の形状と、前記第２振動子の形状とは、相似である。
第８側面の歪検出装置によれば、第１振動子の形状および第２振動子の形状が異なることに起因する第１振動子の発振周波数と第２振動子の発振周波数とのずれの影響を抑制できる。
【００１３】
本開示の第１〜第８側面に従う第９側面の歪検出装置において、前記第１振動子の表面積と、前記第２振動子の表面積とは、実質的に等しい。
第９側面の歪検出装置によれば、第１振動子の大きさおよび第２振動子の大きさが異なることに起因する第１振動子の発振周波数と第２振動子の発振周波数とのずれの影響を抑制できる。
【００１４】
本開示の第１０側面に従う歪検出装置において、検出対象に取り付けられるベース部と、応力に応じて発振周波数が変化し、前記ベース部の取付面に設けられ、第１方向における前記ベース部の歪を検出するための第１振動子と、基準振動子と、前記第１振動子に接続され、前記第１振動子を発振させる第１発振回路と、前記基準振動子に接続され、前記基準振動子を発振させる基準発振回路と、前記第１発振回路の出力と、前記基準発振回路の出力とに応じた信号を出力する出力回路と、を含む。
第１０側面の歪検出装置によれば、第１振動子の発振周波数と基準振動子の発振周波数とに応じて第１方向におけるベース部の歪を検出できる。
【００１５】
本開示の第１０側面に従う第１１側面の歪検出装置において、前記基準振動子は、前記ベース部、前記ベース部と別体の回路基板、および、前記ベース部が設けられる検出対象の表面のいずれか１つに設けられる。
第１１側面の歪検出装置によれば、基準振動子の配置の自由度が高められる。
【００１６】
本開示の第１１側面に従う第１２側面の歪検出装置において、前記基準振動子は、前記ベース部に歪が発生した場合、前記第１振動子が前記ベース部から受ける力よりも、前記ベース部から受ける力が小さくなるように前記ベース部に設けられる。
第１２側面の歪検出装置によれば、基準振動子がベース部の歪による影響を受けにくくなるため、ベース部の歪を精度よく検出できる。
【００１７】
本開示の第１２側面に従う第１３側面の歪検出装置において、前記基準振動子は、前記ベース部に接着される。
第１３側面の歪検出装置によれば、基準振動子が第１振動子の近くに配置されるため、第１振動子の周囲環境と、基準振動子の周囲環境との違いに起因する第１振動子の発振周波数と基準振動子の発振周波数とのずれを抑制できる。
【００１８】
本開示の第１０〜第１３側面のいずれか一つに従う第１４側面の歪検出装置において、前記第１振動子は、前記第１方向に平行に延びる。
第１４側面の歪検出装置によれば、第１振動子によって第１方向におけるベース部の歪を好適に検出できる。
【００１９】
本開示の第１０〜第１４側面のいずれか一つに従う第１５側面の歪検出装置において、前記第１振動子は、実質的に直方体の形状を有する。
第１５側面の歪検出装置によれば、第１振動子を簡素な形状に構成できる。
【００２０】
本開示の第１０〜第１５側面のいずれか一つに従う第１６側面の歪検出装置において、応力に応じて発振周波数が変化する第２振動子と、第２発振回路とをさらに含み、前記第１振動子は、第１の姿勢で前記ベース部の取付面に設けられ、第１方向における前記ベース部の歪を検出し、前記第２振動子は、前記第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で前記取付面に設けられ、前記第１方向とは異なる第２方向における前記ベース部の歪を検出し、前記第２発振回路は、前記第２振動子に接続され、前記第２振動子を発振させる。
第１６側面の歪検出装置によれば、第２振動子によって第２方向におけるベース部の歪を検出できる。したがって、歪検出装置は、複数の方向におけるベース部の歪を検出できる。
【００２１】
本開示の第１６側面に従う第１７側面の歪検出装置において、前記第１振動子は、前記ベース部に接着され、前記第２振動子は、前記ベース部に接着される。
第１７側面の歪検出装置によれば、ベース部に加えられる力が第１振動子および第２振動子にそれぞれ伝達される。このため、ベース部に加えられる力に応じて第１振動子および第２振動子の発振周波数が変化しやすくなる。
【００２２】
本開示の第１６または第１７側面に従う第１８側面の歪検出装置において、前記第２振動子は、前記第２方向に平行に延びる。
第１８側面の歪検出装置によれば、第２振動子によって第２方向におけるベース部の歪を好適に検出できる。
【００２３】
本開示の第１６〜第１８側面のいずれか一つに従う第１９側面の歪検出装置において、前記第２振動子は、実質的に直方体の形状を有する。
第１９側面の歪検出装置によれば、第２振動子を簡素な形状に構成できる。
【００２４】
本開示の第１６〜第１９側面のいずれか一つに従う第２０側面の歪検出装置において、前記第１振動子は、長手方向を有し、前記第２振動子は、長手方向を有し、前記第１振動子の長手方向と前記第２振動子の長手方向とのなす角度は、３０度、４５度、９０度、および、１２０度のいずれか１つである。
第２０側面の歪検出装置によれば、第１方向と第２方向とのなす角度が３０度、４５度、９０度、および、１２０度のいずれか１つとなるように第１方向および第２方向のそれぞれにおけるベース部の歪を検出できる。
【００２５】
本開示の第１６〜第２０側面のいずれか一つに従う第２１側面の歪検出装置において、前記第１振動子の形状と、前記第２振動子の形状と、前記基準振動子の形状とは、相似である。
第２１側面の歪検出装置によれば、第１振動子の形状、第２振動子の形状、および、基準振動子の形状が異なることに起因する第１振動子の発振周波数と、第２振動子の発振周波数と、基準振動子の発振周波数とのずれの影響を抑制できる。
【００２６】
本開示の第１６〜第２１側面のいずれか一つに従う第２２側面の歪検出装置において、前記第１振動子の表面積と、前記第２振動子の表面積と、前記基準振動子の表面積とは、実質的に等しい。
第２２側面の歪検出装置によれば、第１振動子の大きさ、第２振動子の大きさ、および、基準振動子の大きさが異なることに起因する第１振動子の発振周波数と、第２振動子の発振周波数と、基準振動子の発振周波数とのずれの影響を抑制できる。
【００２７】
本開示の第１０〜第２２側面のいずれか一つに従う第２３側面の歪検出装置において、前記基準振動子は、実質的に直方体の形状を有する。
第２３側面の歪検出装置によれば、基準振動子を簡素な形状に構成できる。
【００２８】
本開示の第１〜第９側面のいずれか一つに従う第２４側面の歪検出装置において、前記第２振動子は、水晶またはセラミックによって形成される。
第２４側面の歪検出装置によれば、第２振動子を簡素に構成できる。
【００２９】
本開示の第１６〜第２２側面のいずれか一つに従う第２５側面の歪検出装置において、前記第２振動子は、水晶またはセラミックによって形成される。
第２５側面の歪検出装置によれば、第２振動子を簡素に構成できる。
【００３０】
本開示の第１０〜第２３側面および第２５側面のいずれか一つに従う第２６側面の歪検出装置において、前記基準振動子は、水晶またはセラミックによって形成される。
第２６側面の歪検出装置によれば、基準振動子を簡素に構成できる。
【００３１】
本開示の第１〜第２６側面のいずれか一つに従う第２７側面の歪検出装置において、前記第１振動子は、水晶またはセラミックによって形成される。
第２７側面の歪検出装置によれば、第１振動子を簡素に構成できる。
【００３２】
本開示の第１〜第２７側面のいずれか一つに従う第２８側面の歪検出装置において、前記ベース部は、板状に形成される。
第２８側面の歪検出装置によれば、ベース部に力が加えられた場合にベース部が取付面の面方向において歪みやすくなる。
【００３３】
本開示の第１〜第２８側面のいずれか一つに従う第２９側面の歪検出装置において、前記ベース部は、金属材料を含む。
第２９側面の歪検出装置によれば、金属材料でベース部を好適に加工できる。
【００３４】
本開示の第１〜第２９側面のいずれか一つに従う第３０側面の歪検出装置において、前記ベース部の前記取付面と反対側の面は、前記検出対象の表面に取り付け可能に構成される。
第３０側面の歪検出装置によれば、検出対象の表面が歪むことによってベース部が歪むため、ベース部の歪を通じて検出対象の表面の歪を検出できる。
【００３５】
本開示の第３１側面に従う人力駆動車用部品は、第１〜第３０側面のいずれか一つに従う歪検出装置を含む。
第３１側面の人力駆動車用部品によれば、電圧から周波数に変換せずに、ベース部に取り付けられる検出対象の歪を検出できる。
【００３６】
本開示の第３２側面に従う人力駆動車用部品は、第１〜第３０側面のいずれか一つに従う歪検出装置を含み、人力駆動力の伝達経路に設けられる。
第３２側面の人力駆動車用部品によれば、歪検出装置によって人力駆動力を検出できる。
【００３７】
本開示の第３１または第３２側面に従う第３３側面の人力駆動車用部品において、人力駆動車の推進をアシストするモータ、前記人力駆動車のクランクアーム、前記人力駆動車のフレーム、および、前記人力駆動車のペダルの少なくとも１つをさらに含む。
第３３側面の人力駆動車用部品によれば、歪検出装置は、クランクアームの歪およびペダルの歪の少なくとも１つを検出できる。
【発明の効果】
【００３８】
本開示の歪検出装置および人力駆動車用部品によれば、検出対象の歪を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態の歪検出装置を含む人力駆動車の側面図。
【図２】人力駆動車の電気的な構成を示すブロック図。
【図３】歪検出装置の構成の一例を模式的に示す平面図。
【図４】歪検出装置の構成の別例を模式的に示す平面図。
【図５】歪検出装置の回路構成を示す回路図。
【図６】第２実施形態の歪検出装置について、歪検出装置の構成の一例を模式的に示す平面図。
【図７】図６の歪検出装置の電気的な構成を示すブロック図。
【図８】変形例の歪検出装置の構成の一例を模式的に示す平面図。
【図９】変形例の歪検出装置の構成の一例を模式的に示す平面図。
【図１０】変形例の歪検出装置の構成の一例を模式的に示す平面図。
【図１１】変形例の歪検出装置の構成の一例を模式的に示す平面図。
【図１２】変形例の歪検出装置の構成の一例を模式的に示す平面図。
【図１３】変形例の歪検出装置の構成の一例を模式的に示す平面図。
【図１４】図１３の歪検出装置の電気的な構成を示すブロック図。
【図１５】変形例の歪検出装置の構成の一例を模式的に示す平面図。
【図１６】図１５の歪検出装置の電気的な構成を示すブロック図。
【図１７】変形例の歪検出装置の構成の一例を模式的に示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、第１実施形態の歪検出装置５０を含む人力駆動車１０について説明する。人力駆動車１０は、少なくとも人力駆動力によって駆動することができる車両である。人力駆動車１０は、車輪の数が限定されず、例えば１輪車および３輪以上の車輪を有する車両も含む。人力駆動車１０は、例えばマウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、および、リカンベントなどの種々の種類の自転車、ならびに、電動自転車（Ｅ−ｂｉｋｅ）を含む。電動自転車は、電動モータによって車両の推進を補助する電動アシスト自転車を含む。以下、実施形態において、人力駆動車１０を、自転車として説明する。
【００４１】
図１に示されるとおり、人力駆動車１０は、クランク１２と、駆動輪１４とを含む。人力駆動車１０は、フレーム１６をさらに含む。クランク１２には、人力駆動力が入力される。クランク１２は、フレーム１６に対して回転可能なクランク軸１２Ａと、クランク軸１２Ａの軸方向の両端部にそれぞれ設けられるクランクアーム１２Ｂとを含む。各クランクアーム１２Ｂには、ペダル１８が連結される。駆動輪１４は、クランク１２が回転することによって駆動される。駆動輪１４は、フレーム１６に支持される。クランク１２と駆動輪１４とは、駆動機構２０によって連結される。駆動機構２０は、クランク軸１２Ａに結合される第１回転体２２を含む。第１回転体２２は、スプロケット、プーリ、または、ベベルギアを含む。クランク軸１２Ａと第１回転体２２とは、一体に回転するように連結されていてもよく、第１ワンウェイクラッチを介して結合されていてもよい。第１ワンウェイクラッチは、クランク１２が前転した場合に、第１回転体２２を前転させ、クランク１２が後転した場合に、第１回転体２２を後転させないように構成される。第１ワンウェイクラッチは、ラチェット式のクラッチ、ローラクラッチ、および、スプラグ式のクラッチのいずれによって構成されてもよい。駆動機構２０は、連結部材２４と、第２回転体２６とをさらに含む。連結部材２４は、第１回転体２２の回転力を第２回転体２６に伝達する。連結部材２４は、例えば、チェーン、ベルト、または、シャフトを含む。
【００４２】
第２回転体２６は、駆動輪１４に連結される。第２回転体２６は、スプロケット、プーリ、または、ベベルギアを含む。第２回転体２６と駆動輪１４との間には、第２ワンウェイクラッチが設けられていることが好ましい。第２ワンウェイクラッチは、第２回転体２６が前転した場合に、駆動輪１４を前転させ、第２回転体２６が後転した場合に、駆動輪１４を後転させないように構成される。
【００４３】
人力駆動車１０は、前輪および後輪を含む。フレーム１６には、フロントフォーク１６Ａを介して前輪が取り付けられている。フロントフォーク１６Ａには、ハンドルバー１０Ｈがステム１６Ｂを介して連結されている。以下の実施形態では、後輪を駆動輪１４として説明するが、前輪が駆動輪１４であってもよい。
【００４４】
人力駆動車１０は、例えば、バッテリ２８、ドライブユニット３０、および、人力駆動車用制御装置４０をさらに含む。以下では、人力駆動車用制御装置４０を単に制御装置４０と記載する。
【００４５】
バッテリ２８は、１または複数のバッテリセルを含む。バッテリセルは、充電池を含む。バッテリ２８は、人力駆動車１０に設けられ、バッテリ２８と電気的に接続される他の電気部品に電力を供給する。他の電気部品は、ドライブユニット３０および制御装置４０を含む。バッテリ２８は、フレーム１６の外部に取り付けられてもよく、少なくとも一部がフレーム１６の内部に収容されてもよい。
【００４６】
ドライブユニット３０は、フレーム１６に設けられる。ドライブユニット３０は、人力駆動車１０の推進をアシストするモータ３２を含む。モータ３２は、電気モータを含む。モータ３２は、ペダル１８から後輪までの人力駆動力の伝達経路、または、前輪に回転を伝達するように設けられる。モータ３２は、人力駆動車１０のフレーム１６、後輪、または、前輪に設けられる。一例では、モータ３２は、クランク軸１２Ａから第１回転体２２までの動力伝達経路に結合される。モータ３２とクランク軸１２Ａとの間の動力伝達経路には、クランク軸１２Ａを人力駆動車１０が前進する方向に回転させた場合にクランク１２の回転力によってモータ３２が回転しないようにワンウェイクラッチが設けられるのが好ましい。ドライブユニット３０は、例えばモータ３２の回転を減速して出力する減速機を含んでもよい。
【００４７】
図２に示されるように、制御装置４０は、モータ３２を制御する制御部４２と、モータ３２を駆動する駆動回路４４とを含む。制御部４２は、バッテリ２８および駆動回路４４と有線または無線によって通信可能に接続される。駆動回路４４は、バッテリ２８からモータ３２への電力の供給を制御する。駆動回路４４は、インバータ回路を含む。
【００４８】
制御部４２は、予め定められる制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。演算処理装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含む。制御部４２は、１または複数のマイクロコンピュータを含んでいてもよい。制御部４２は、複数の場所に離れて配置される複数の演算処理装置を含んでいてもよい。制御装置４０は、記憶部４６をさらに含む。記憶部４６には、各種の制御プログラムおよび各種の制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部４６は、例えば不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。制御部４２および記憶部４６は、例えばモータ３２が設けられるハウジングに設けられる。
【００４９】
制御部４２は、人力駆動力に応じて、モータ３２を駆動するように構成される。制御部４２は、人力駆動力に対して、モータ３２による補助力が予め定める比率となるように、モータ３２を駆動する。予め定める比率は、複数設けられ、例えばハンドルに設けられる操作部によって選択されてもよい。制御部４２は、人力駆動力が所定値以上になるとモータ３２を駆動する。所定値は、例えば５Ｎｍ以上の値である。人力駆動力が所定値以上でモータ３２が駆動されている場合、モータ３２による補助力がクランク軸１２Ａに伝達されて、第１ワンウェイクラッチが接続されている状態となる。
【００５０】
人力駆動車１０は、人力駆動車用部品３４を含む。人力駆動車用部品３４は、歪検出装置５０を含む。人力駆動車用部品３４は、人力駆動車１０に設けられる。好ましくは、人力駆動車用部品３４は、人力駆動力の伝達経路に設けられる。人力駆動車用部品３４は、人力駆動車１０の推進をアシストするモータ３２、人力駆動車１０のクランクアーム１２Ｂ、人力駆動車１０のフレーム１６、および、人力駆動車１０のペダル１８の少なくとも１つをさらに含む。歪検出装置５０は、検出対象に力が加えられた場合に検出対象に生じる歪を検出する。本実施形態では、歪検出装置５０は、ドライブユニット３０に設けられ、クランク軸１２Ａと第１回転体２２とを連結する連結部材に取り付けられる。連結部材は、中空軸を含み、中空軸にはクランク軸１２Ａが挿通する。本実施形態において、連結部材は、歪検出装置５０の検出対象である。歪検出装置５０は、有線または無線によって制御部４２と通信可能に接続される。
【００５１】
図３〜図５に示されるように、歪検出装置５０は、検出対象に取り付けられるベース部５２と、応力に応じて発振周波数が変化し、第１の姿勢でベース部５２の取付面５２Ａに設けられ、第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪を検出するための第１振動子５４Ａと、応力に応じて発振周波数が変化し、第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で取付面５２Ａに設けられ、第１方向Ｘとは異なる第２方向Ｙにおけるベース部５２の歪を検出するための第２振動子５４Ｂと、第１振動子５４Ａに接続され、第１振動子５４Ａを発振させる第１発振回路６０Ａと、第２振動子５４Ｂに接続され、第２振動子５４Ｂを発振させる第２発振回路６０Ｂと、を含む。歪検出装置５０は、例えばベース部５２と、ベース部５２に取り付けられるケースとによってパッケージ化される。歪検出装置５０は、ベース部５２とケースとによって囲まれた内部空間を有する。内部空間には、第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂが収容される。好ましくは、内部空間には、第１発振回路６０Ａおよび第２発振回路６０Ｂが収容される。本実施形態では、ベース部５２の平面視において、第１方向Ｘと第２方向Ｙとは直交する。一例では、歪検出装置５０は、クランク軸１２Ａの径方向の外側から見て、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙが、それぞれ図１のクランク軸１２Ａの回転中心軸線に４５°傾斜するように、連結部材に取り付けられる。クランク軸１２Ａに対する歪検出装置５０の取付姿勢は、任意に変更可能である。
【００５２】
ベース部５２は、板状に形成される。一例では、ベース部５２は、平板に形成され、平面視において矩形状に形成される。一例では、ベース部５２は、第１方向Ｘを長手方向として形成される。本実施形態では、ベース部５２の取付面５２Ａは、平面を含む。ベース部５２の平面視における形状は任意に変更可能である。一例では、ベース部５２の平面視における形状は正方形であってもよいし、円形であってもよい。好ましくは、ベース部５２は、金属材料を含む。ベース部５２は、例えば、合金によって構成される。合金は、例えば、鉄およびアルミニウムなどを含む。ベース部５２の取付面５２Ａと反対側の面は、検出対象の表面に取り付け可能に構成される。本実施形態では、ベース部５２の取付面５２Ａと反対側の面は、クランク軸１２Ａの外表面に取り付けられる。ベース部５２の取付面５２Ａと反対側の面は、例えば、平面に形成されてもよく、取付対象に応じて湾曲に形成されていてもよい。
【００５３】
本実施形態では、第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂは、第１方向Ｘから見て、少なくとも一部が互いに重なるようにベース部５２の取付面５２Ａに設けられる。本実施形態では、第１振動子５４Ａは、第１方向Ｘがベース部５２の取付面５２Ａの長手方向に沿うように配置される。第２振動子５４Ｂは、第２方向Ｙがベース部５２の取付面５２Ａの短手方向に沿うように配置される。
【００５４】
第１振動子５４Ａは、水晶またはセラミックによって形成される。第１振動子５４Ａは、第１方向Ｘに延びる。一例では、第１振動子５４Ａは、実質的に直方体の形状を有する。第１振動子５４Ａは、平面視において矩形状に形成される。一例では、第１振動子５４Ａは、長手方向を有し、長手方向が第１方向Ｘに平行となるようにベース部５２に配置される。
【００５５】
第２振動子５４Ｂは、水晶またはセラミックによって形成される。第２振動子５４Ｂは、第２方向Ｙに延びる。一例では、第２振動子５４Ｂは、実質的に直方体の形状を有する。第２振動子５４Ｂは、平面視において矩形状に形成される。一例では、第２振動子５４Ｂは、長手方向を有し、長手方向が第２方向Ｙに平行となるようにベース部５２に配置される。
【００５６】
図３および図４に示されるように、第１振動子５４Ａの長手方向と第２振動子５４Ｂの長手方向とのなす角度は、９０度である。一例では、第１振動子５４Ａの形状と、第２振動子５４Ｂの形状とは、相似である。本実施形態では、第１振動子５４Ａの表面積と、第２振動子５４Ｂの表面積とは、実質的に等しい。第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂは、同じ振動子が用いられる。第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂに水晶が用いられる場合、水晶の形状が同じである。この場合、第１振動子５４Ａに用いられる水晶の表面積と、第２振動子５４Ｂに用いられる水晶の表面積とは、実質的に等しい。第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂに水晶が用いられる場合、第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂの長手方向における結晶軸は等しい。
【００５７】
第１振動子５４Ａは、ベース部５２に接着され、第２振動子５４Ｂは、ベース部５２に接着される。第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂのベース部５２への接着構造は、任意に変更可能である。第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂは、好ましくは、ベース部５２と電気的に絶縁される。第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂは、例えば、接着剤５６を介してベース部５２に接続されることによって、ベース部５２とは電気的に絶縁される。この場合、第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂは、接着されていない部分が、ベース部５２に接触しないようにベース部５２に設けられる。接着剤５６は、例えば合成樹脂を含み、電気絶縁性を有する。
【００５８】
図３は、第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂの接着の第１の例を示す。平面視において、第１振動子５４Ａの四隅が接着剤５６によってベース部５２の取付面５２Ａに接続される。平面視において、第２振動子５４Ｂの四隅が接着剤５６によってベース部５２の取付面５２Ａに接続される。
【００５９】
図４は、第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂの接着の第２の例を示す。平面視において、第１振動子５４Ａの長手方向の両端部が、短手方向の全体にわたって接着剤５６によってベース部５２の取付面５２Ａに接続される。平面視において、第２振動子５４Ｂの長手方向の両端部が、短手方向の全体にわたって接着剤５６によってベース部５２の取付面５２Ａに接続される。
【００６０】
第１振動子５４Ａは、第１振動子５４Ａの長手方向の両端部が接着剤５６によってベース部５２に接続されるため、ベース部５２が第１振動子５４Ａの長手方向である第１方向Ｘに歪む場合に第１方向Ｘの力を受ける。これによって、第１振動子５４Ａは、第１方向Ｘに歪むため、ベース部５２の第１方向Ｘの応力に応じて発振周波数が変化する。第１振動子５４Ａの発振周波数に基づいて、ベース部５２の第１方向Ｘの歪を検出できる。
【００６１】
第２振動子５４Ｂは、第２振動子５４Ｂの長手方向の両端部が接着剤５６によってベース部５２に接続されるため、ベース部５２が第２振動子５４Ｂの長手方向である第２方向Ｙに歪む場合に第２方向Ｙの力を受ける。これによって、第２振動子５４Ｂは、第２方向Ｙに歪むため、ベース部５２の第２方向Ｙの応力に応じて発振周波数が変化する。第２振動子５４Ｂの発振周波数に基づいて、ベース部５２の第２方向Ｙの歪を検出できる。
【００６２】
第１発振回路６０Ａは、第１振動子５４Ａに電気的に接続される。一例では、図５に示されるように、第１発振回路６０Ａは、第１抵抗６２Ａ、第２抵抗６２Ｂ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）インバータ部６４、第１コンデンサ６６Ａ、および、第２コンデンサ６６Ｂを含むコルピッツ型ＣＭＯＳ発振回路を含む。第１抵抗６２ＡおよびＣＭＯＳインバータ部６４は、第１振動子５４Ａと並列に接続される。第１抵抗６２Ａは、ＣＭＯＳインバータ部６４の出力部から電流を帰還させて第１振動子５４Ａの発振を維持するための帰還抵抗を含む。第２抵抗６２Ｂは、ＣＭＯＳインバータ部６４の出力側に接続される。第２抵抗６２Ｂは、第１振動子５４Ａに過電流が流れることを抑制するための制限抵抗を含む。ＣＭＯＳインバータ部６４は、第１振動子５４Ａの発振周波数に応じた矩形波を出力信号として出力する。第１コンデンサ６６Ａおよび第２コンデンサ６６Ｂは、第１振動子５４Ａの発振周波数を調整するための負荷容量である。
【００６３】
第１発振回路６０Ａは、ＣＭＯＳインバータ部６４の出力部に接続されるバッファ６８をさらに含む。バッファ６８は、ＣＭＯＳインバータ部６４の出力信号を外部に取り出すように構成される。
【００６４】
第２発振回路６０Ｂは、第１発振回路６０Ａと同様の構成を含む。第２発振回路６０Ｂにおいて、第１発振回路６０Ａと同一の構成要素には第１発振回路６０Ａと同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
歪検出装置５０は、第１振動子５４Ａの発振周波数を測定する測定部７０Ａおよび第２振動子５４Ｂの発振周波数を測定する測定部７０Ｂに有線または無線によって通信可能に接続される。測定部７０Ａは、第１発振回路６０Ａのバッファ６８に電気的に接続される。測定部７０Ａには、第１発振回路６０Ａの出力信号が入力される。測定部７０Ｂは、第２発振回路６０Ｂのバッファ６８に電気的に接続される。測定部７０Ｂには、第２発振回路６０Ｂの出力信号が入力される。測定部７０Ａおよび測定部７０Ｂは、演算部７２に有線または無線によって通信可能に接続される。一例では、演算部７２は、制御部４２と有線または無線によって通信可能に接続される。測定部７０Ａ、測定部７０Ｂ、および、演算部７２はそれぞれ、予め定められるプログラムを実行する演算処理装置を含む。演算処理装置は、例えばＣＰＵまたはＭＰＵを含む。測定部７０Ａ、測定部７０Ｂ、および、演算部７２はそれぞれ、１または複数のマイクロコンピュータを含んでいてもよい。測定部７０Ａ、測定部７０Ｂ、および、演算部７２の一部分は、ロジック回路によって構成されてもよい。
【００６６】
演算部７２は、例えば、測定部７０Ａの測定結果および測定部７０Ｂの測定結果に応じて、ベース部５２の第１方向Ｘの歪量およびベース部５２の第２方向Ｙの歪量を演算する。一例では、演算部７２は、第１振動子５４Ａの発振周波数の変化量を演算する。演算部７２は、ベース部５２の第１方向Ｘに力が加えられていない状態における予め記憶される第１振動子５４Ａの発振周波数と、測定部７０Ａの測定結果である第１振動子５４Ａの発振周波数との差に応じて、第１振動子５４Ａの発振周波数の変化量を演算する。演算部７２は、第１振動子５４Ａの発振周波数の変化量の演算と同様に、第２振動子５４Ｂの発振周波数の変化量を演算する。次に、演算部７２は、第１振動子５４Ａの発振周波数の変化量と、ベース部５２の第１方向Ｘの歪量との対応関係を示す第１演算用テーブルを用いて、第１振動子５４Ａの発振周波数の変化量からベース部５２の第１方向Ｘの歪量を演算する。演算部７２は、第２振動子５４Ｂの発振周波数の変化量と、ベース部５２の第２方向Ｙの歪量との対応関係を示す第２演算用テーブルを用いて、第２振動子５４Ｂの発振周波数の変化量からベース部５２の第２方向Ｙの歪量を演算する。第１演算用テーブルおよび第２演算用テーブルはそれぞれ、例えばマップまたは関係式として演算部７２に記憶される。演算部７２は、演算したベース部５２の第１方向Ｘの歪量およびベース部５２の第２方向Ｙの歪量を制御部４２に出力する。
【００６７】
制御部４２は、演算部７２の演算結果に応じて人力駆動力を取得する。一例では、制御部４２は、演算部７２の演算結果であるクランク軸１２Ａの第１方向Ｘの歪量および第２方向Ｙの歪量と、人力駆動力との対応関係を示す演算用テーブルを用いて、クランク軸１２Ａの第１方向Ｘの歪量および第２方向Ｙの歪量から人力駆動力を演算する。演算用テーブルは、例えばマップまたは関係式として記憶部４６に記憶される。
【００６８】
（第２実施形態）
図６および図７を参照して、第２実施形態の歪検出装置５０について説明する。本実施形態の歪検出装置５０は、第１実施形態の歪検出装置５０と比較して、基準振動子５４Ｃおよび基準発振回路６０Ｃが追加される点、および、測定部７０Ａ，７０Ｂから出力回路５８Ａ，５８Ｂに変更される点が異なる。以下の説明において、第１実施形態と同様の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００６９】
歪検出装置５０は、検出対象に取り付けられるベース部５２と、応力に応じて発振周波数が変化し、ベース部５２の取付面５２Ａに設けられ、第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪を検出するための第１振動子５４Ａと、基準振動子５４Ｃと、第１振動子５４Ａに接続され、第１振動子５４Ａを発振させる第１発振回路６０Ａと、基準振動子５４Ｃに接続され、基準振動子５４Ｃを発振させる基準発振回路６０Ｃと、第１発振回路６０Ａの出力と、基準発振回路６０Ｃの出力とに応じた信号を出力する出力回路５８Ａと、を含む。基準発振回路６０Ｃは、例えば第１発振回路６０Ａと同じ回路構成である。
【００７０】
歪検出装置５０は、応力に応じて発振周波数が変化する第２振動子５４Ｂと、第２発振回路６０Ｂとをさらに含む。第１振動子５４Ａは、第１の姿勢でベース部５２の取付面５２Ａに設けられ、第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪を検出する。第２振動子５４Ｂは、第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で取付面５２Ａに設けられ、第１方向Ｘとは異なる第２方向Ｙにおけるベース部５２の歪を検出する。第２発振回路６０Ｂは、第２振動子５４Ｂに接続され、第２振動子５４Ｂを発振させる。歪検出装置５０は、第２発振回路６０Ｂの出力と、基準発振回路６０Ｃの出力とに応じた信号を出力する出力回路５８Ｂをさらに含む。
【００７１】
第１振動子５４Ａは、第１の姿勢として第１方向Ｘがベース部５２の長辺に沿うように配置される。第２振動子５４Ｂは、第２の姿勢として第２方向Ｙがベース部５２の短辺に沿うように配置される。
【００７２】
基準振動子５４Ｃは、水晶またはセラミックによって形成される。一例では、基準振動子５４Ｃは、実質的に直方体の形状を有する。一例では、平面視において、基準振動子５４Ｃは、矩形状である。基準振動子５４Ｃの長手方向は、第１振動子５４Ａの長手方向と平行する。第１振動子５４Ａの形状と、第２振動子５４Ｂの形状と、基準振動子５４Ｃの形状とは、相似である。本実施形態では、第１振動子５４Ａの表面積と、第２振動子５４Ｂの表面積と、基準振動子５４Ｃの表面積とは、実質的に等しい。第１振動子５４Ａ、第２振動子５４Ｂ、および、基準振動子５４Ｃは、同じ振動子が用いられる。第１振動子５４Ａ、第２振動子５４Ｂ、および、基準振動子５４Ｃに水晶が用いられる場合、水晶の形状が同じである。この場合、第１振動子５４Ａに用いられる水晶の表面積と、第２振動子５４Ｂに用いられる水晶の表面積と、基準振動子５４Ｃに用いられる水晶の表面積とは、実質的に等しい。
【００７３】
基準振動子５４Ｃは、ベース部５２に接着される。より詳細には、基準振動子５４Ｃは、ベース部５２の取付面５２Ａに接着剤５６によって接続される。基準振動子５４Ｃのベース部５２への接着構造は、任意に変更可能である。本実施形態では、平面視において、基準振動子５４Ｃの長手方向の一方の端部が接着剤５６によって取付面５２Ａに接続される。基準振動子５４Ｃは、複数個所ではなく、１か所が接着剤５６によってベース部５２に接続されることによって、ベース部５２の歪の影響を受けにくい。基準振動子５４Ｃは、基準振動子５４Ｃの短手方向の一方の端部、または、長手方向および短手方向の中央部が接着剤５６によって取付面５２Ａに接続される構成であってもよい。
【００７４】
基準振動子５４Ｃは、ベース部５２に歪が発生した場合、第１振動子５４Ａがベース部５２から受ける力よりも、ベース部５２から受ける力が小さくなるようにベース部５２に設けられる。本実施形態では、基準振動子５４Ｃは、ベース部５２に歪が発生した場合、第２振動子５４Ｂがベース部５２から受ける力よりも、ベース部５２から受ける力が小さくなるようにベース部５２に設けられる。基準振動子５４Ｃは、ベース部５２に歪が発生した場合、ベース部５２においてベース部５２から受ける力が最も小さい部分に設けられることが好ましい。本実施形態では、基準振動子５４Ｃは、第１方向Ｘから見て、第２振動子５４Ｂの少なくとも一部と重なるように配置される。基準振動子５４Ｃは、第２方向Ｙから見て、第１振動子５４Ａの少なくとも一部と重なるように配置される。このように配置することによって、第１振動子５４Ａ、第２振動子５４Ｂおよび基準振動子５４Ｃの配置に必要な面積を小さくすることができる。
【００７５】
出力回路５８Ａは、第１発振回路６０Ａおよび基準発振回路６０Ｃと、演算部７２とに電気的に接続される。出力回路５８Ａには、第１発振回路６０Ａの出力信号および基準発振回路６０Ｃの出力信号が入力される。一例では、出力回路５８Ａは、差動増幅回路を含む。出力回路５８Ａは、第１発振回路６０Ａの出力信号と基準発振回路６０Ｃの出力信号との差に応じた信号を演算部７２に出力する。
【００７６】
出力回路５８Ｂは、第２発振回路６０Ｂおよび基準発振回路６０Ｃと、演算部７２とに電気的に接続される。出力回路５８Ｂには、第２発振回路６０Ｂの出力信号および基準発振回路６０Ｃの出力信号が入力される。一例では、出力回路５８Ｂは、差動増幅回路を含む。出力回路５８Ｂは、第２発振回路６０Ｂの出力信号と基準発振回路６０Ｃの出力信号との差に応じた信号を演算部７２に出力する。
【００７７】
演算部７２は、出力回路５８Ａから出力された信号に応じて、第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪量を演算する。一例では、演算部７２は、出力回路５８Ａから出力された信号の周波数を取得する。演算部７２は、出力回路５８Ａから出力された信号の周波数と、第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪量との対応関係を示す演算用テーブルを用いて、出力回路５８Ａから出力された信号の周波数から第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪量を演算する。演算用テーブルは、例えばマップまたは関係式として演算部７２に記憶される。
【００７８】
演算部７２は、出力回路５８Ｂから出力された信号に応じて、第２方向Ｙにおけるベース部５２の歪量を演算する。一例では、演算部７２は、出力回路５８Ｂから出力された信号の周波数を取得する。演算部７２は、出力回路５８Ｂから出力された信号の周波数と、第２方向Ｙにおけるベース部５２の歪量との対応関係を示す演算用テーブルを用いて、出力回路５８Ｂから出力された信号の周波数から第２方向Ｙにおけるベース部５２の歪量を演算する。演算用テーブルは、例えばマップまたは関係式として演算部７２に記憶される。
【００７９】
制御部４２は、演算部７２の演算結果としての第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪量および第２方向Ｙにおけるベース部５２の歪量に応じて人力駆動力を演算する。人力駆動力の演算方法は、第１実施形態と同様である。
【００８０】
（変形例）
各実施形態に関する説明は、本開示に従う歪検出装置および人力駆動車用部品が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に従う歪検出装置および人力駆動車用部品は、例えば以下に示される各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合せられた形態を取り得る。以下の変形例において、各実施形態の形態と共通する部分については、実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８１】
・各実施形態において、第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂの形状はそれぞれ、任意に変更可能である。一例では、平面視において、第１振動子５４Ａの形状は、正方形であってもよい。平面視において、第２振動子５４Ｂの形状は、正方形であってもよい。一例では、第１振動子５４Ａの形状と、第２振動子５４Ｂの形状とは、互いに異なる形状であってもよい。一例では、第１振動子５４Ａの表面積と、第２振動子５４Ｂの表面積とは、互いに異なってもよい。
【００８２】
・第２実施形態において、歪検出装置５０から第２振動子５４Ｂ、第２発振回路６０Ｂ、および、出力回路５８Ｂを省略してもよい。この場合、出力回路５８Ａから出力された信号に応じて、第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪量を演算する。制御部４２は、第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪量に応じて人力駆動力を演算する。
【００８３】
・第２実施形態および変形例において、基準振動子５４Ｃの姿勢は任意に変更可能である。一例では、基準振動子５４Ｃの長手方向は、第２振動子５４Ｂの長手方向である第２方向Ｙと平行であってもよいし、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙとは異なる方向であってもよい。
【００８４】
・第２実施形態および変形例において、基準振動子５４Ｃの形状は任意に変更可能である。一例では、平面視において、基準振動子５４Ｃの形状は、正方形であってもよい。一例では、基準振動子５４Ｃの形状は、第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂの少なくとも一方の形状と異なってもよい。一例では、基準振動子５４Ｃの表面積は、第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂの少なくとも一方の表面積と異なってもよい。
【００８５】
・各実施形態および変形例において、第１振動子５４Ａの第１の姿勢および第２振動子５４Ｂの第２の姿勢はそれぞれ任意に変更可能である。一例では、図８〜図１１に示されるように、第１振動子５４Ａは、長手方向を有し、第２振動子５４Ｂは、長手方向を有し、第１振動子５４Ａの長手方向と第２振動子５４Ｂの長手方向とのなす角度は、３０度、４５度、９０度、および、１２０度のいずれか１つである。図８は、第１振動子５４Ａの長手方向と第２振動子５４Ｂの長手方向とのなす角度θが３０度となる配置関係の一例を示す。図９は、第１振動子５４Ａの長手方向と第２振動子５４Ｂの長手方向とのなす角度θが４５度となる配置関係の一例を示す。図１０は、第１振動子５４Ａの長手方向と第２振動子５４Ｂの長手方向とのなす角度θが９０度となる配置関係の一例を示す。図１１は、第１振動子５４Ａの長手方向と第２振動子５４Ｂの長手方向とのなす角度θが１２０度となる配置関係の一例を示す。
【００８６】
・各実施形態および変形例において、ベース部５２の取付面５２Ａにおける第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂの配置位置は任意に変更可能である。一例では、図１２に示されるように、第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂは、ベース部５２の短辺に沿う方向から見て、少なくとも一部が重なるように配置されてもよい。
【００８７】
・第１実施形態および変形例において、歪検出装置５０は、３つ以上の振動子を含んでもよい。一例では、歪検出装置５０は、図１３および図１４に示されるように、応力に応じて発振周波数が変化し、第１の姿勢および第２の姿勢とは異なる第３の姿勢でベース部５２の取付面５２Ａに設けられ、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙとは異なる第３方向Ｚにおけるベース部５２の歪を検出するための第３振動子５４Ｄと、第３振動子５４Ｄに接続され、第３振動子５４Ｄを発振させる第３発振回路６０Ｄとをさらに含む。第３振動子５４Ｄは、第３振動子５４Ｄの長手方向の両端部が接着剤５６によってベース部５２に接続される。第３振動子５４Ｄは、ベース部５２が第３振動子５４Ｄの長手方向である第３方向Ｚに歪む場合に第３方向Ｚの力を受ける。これによって、第３振動子５４Ｄは、第３方向Ｚに歪むため、ベース部５２の第３方向Ｚの応力に応じて発振周波数が変化する。これによって、第３振動子５４Ｄは、ベース部５２の第３方向Ｚの歪を検出する。
【００８８】
第３振動子５４Ｄは、水晶またはセラミックによって形成される。第３振動子５４Ｄは、第３方向Ｚに延びる。一例では、第３振動子５４Ｄは、実質的に直方体の形状を有する。第３振動子５４Ｄは、平面視において矩形状に形成される。一例では、第３振動子５４Ｄは、第３方向Ｚを長手方向として形成される。
【００８９】
第１振動子５４Ａの形状と、第２振動子５４Ｂの形状と、第３振動子５４Ｄの形状とは、相似である。図１３では、第１振動子５４Ａの表面積と、第２振動子５４Ｂの表面積と、第３振動子５４Ｄの表面積とは、実質的に等しい。第１振動子５４Ａ、第２振動子５４Ｂ、および、第３振動子５４Ｄは、同じ振動子が用いられる。第１振動子５４Ａ、第２振動子５４Ｂ、および、第３振動子５４Ｄに水晶が用いられる場合、水晶の形状が同じである。この場合、第１振動子５４Ａに用いられる水晶の表面積と、第２振動子５４Ｂに用いられる水晶の表面積と、第３振動子５４Ｄに用いられる水晶の表面積は、実質的に等しい。
【００９０】
図１３では、第１振動子５４Ａは、第１方向Ｘがベース部５２の長辺に沿う方向とは異なる方向となるように配置される。第３振動子５４Ｄは、第３方向Ｚがベース部５２の長辺に沿う方向とは異なる方向となるように配置される。第１振動子５４Ａの長手方向と第３振動子５４Ｄの長手方向とのなす角度、および、第２振動子５４Ｂの長手方向と第３振動子５４Ｄの長手方向とのなす角度はそれぞれ、任意に変更可能である。一例では、第１振動子５４Ａの長手方向と第３振動子５４Ｄの長手方向とのなす角度は、３０度、４５度、９０度、および、１２０度のいずれか１つである。第２振動子５４Ｂの長手方向と第３振動子５４Ｄの長手方向とのなす角度は、３０度、４５度、９０度、および、１２０度のいずれか１つである。
【００９１】
歪検出装置５０は、測定部７０Ｃに接続される。測定部７０Ｃは、第１発振回路６０Ａ、第２発振回路６０Ｂ、および、第３発振回路６０Ｄと電気的に接続される。測定部７０Ｃは、第１振動子５４Ａ、第２振動子５４Ｂ、および、第３振動子５４Ｄの発振周波数を測定する。測定部７０Ｃは、有線または無線によって演算部７２と通信可能に接続される。演算部７２には、測定部７０Ｃの測定結果が入力される。演算部７２は、第１実施形態と同様に、測定部７０Ｃによって測定された第１振動子５４Ａの発振周波数に応じて第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪量を演算し、第２振動子５４Ｂの発振周波数に応じて第２方向Ｙにおけるベース部５２の歪量を演算する。演算部７２は、ベース部５２の第３方向Ｚに力が加えられていない状態における予め記憶される第３振動子５４Ｄの発振周波数と、測定部７０Ｃによって測定された第３振動子５４Ｄの発振周波数との差に応じて第３振動子５４Ｄの発振周波数の変化量を演算する。演算部７２は、第３振動子５４Ｄの発振周波数の変化量と、ベース部５２の第３方向Ｚの歪量との対応関係を示す第３演算用テーブルを用いて、第３振動子５４Ｄの発振周波数の変化量からベース部５２の第３方向Ｚの歪量を演算する。第３演算用テーブルは、例えばマップまたは関係式として演算部７２に記憶される。制御部４２は、第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪量、第２方向Ｙにおけるベース部５２の歪量、および、第３方向Ｚにおけるベース部５２の歪量に応じて人力駆動力を演算する。
【００９２】
・第２実施形態および変形例において、歪検出装置５０は、図１５および図１６に示されるように、応力に応じて発振周波数が変化し、第１の姿勢および第２の姿勢とは異なる第３の姿勢でベース部５２の取付面５２Ａに設けられ、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙとは異なる第３方向Ｚにおけるベース部５２の歪を検出するための第３振動子５４Ｄと、第３振動子５４Ｄに接続され、第３振動子５４Ｄを発振させる第３発振回路６０Ｄとをさらに含む。図１５の第３振動子５４Ｄは、図１３の第３振動子５４Ｄと同じ構成である。図１５の第１振動子５４Ａ、第２振動子５４Ｂ、および、第３振動子５４Ｄの姿勢は、図１３の第１振動子５４Ａ、第２振動子５４Ｂ、および、第３振動子５４Ｄの姿勢と同じである。歪検出装置５０は、第３発振回路６０Ｄの出力と、基準発振回路６０Ｃの出力とに応じた信号を出力する出力回路５８Ｃをさらに含む。出力回路５８Ｃは、演算部７２と有線または無線によって通信可能に接続される。演算部７２は、出力回路５８Ｃの出力信号に応じて、第３方向Ｚにおけるベース部５２の歪量を演算する。一例では、演算部７２は、出力回路５８Ｃから出力された信号の周波数を取得する。演算部７２は、出力回路５８Ｃから出力された信号の周波数と、第３方向Ｚにおけるベース部５２の歪量との対応関係を示す演算用テーブルを用いて、出力回路５８Ｃから出力された信号の周波数から第３方向Ｚにおけるベース部５２の歪量を演算する。演算用テーブルは、例えばマップまたは関係式として演算部７２に記憶される。制御部４２は、第１方向Ｘにおけるベース部５２の歪量、第２方向Ｙにおけるベース部５２の歪量、および、第３方向Ｚにおけるベース部５２の歪量に応じて人力駆動力を演算する。
【００９３】
・第２実施形態および変形例において、基準振動子５４Ｃが設けられる場所は任意に変更可能である。一例では、基準振動子５４Ｃは、ベース部５２、ベース部５２と別体の回路基板８０、および、ベース部５２が設けられる検出対象の表面のいずれか１つに設けられる。図１７は、基準振動子５４Ｃがベース部５２と別体の回路基板８０に設けられる構成を示す。
【００９４】
・第１実施形態および変形例において、歪検出装置５０は、測定部７０Ａ，７０Ｂと、演算部７２との少なくとも一方を含んでもよい。図１４に示される歪検出装置５０は、測定部７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃと、演算部７２との少なくとも一方を含んでもよい。
【００９５】
・第２実施形態および変形例において、歪検出装置５０は演算部７２を含んでもよい。
・各実施形態および変形例において、歪検出装置５０は、連結部材に代えて、または、連結部材に加えて、クランク軸１２Ａ、クランクアーム１２Ｂ、フレーム１６、および、ペダル１８の少なくとも１つに取り付けられてもよい。この場合、クランク軸１２Ａ、クランクアーム１２Ｂ、フレーム１６、および、ペダル１８の少なくとも１つは、検出対象となる。
【００９６】
・各実施形態および変形例において、取付面５２Ａは、球面および湾曲面の少なくとも一方を含んでもよい。
・各実施形態および変形例において、ベース部５２は、検出対象に含まれていてもよい。この場合、第１振動子５４Ａおよび第２振動子５４Ｂは、検出対象の表面に直接取り付けられる。歪検出装置５０が基準振動子５４Ｃを含む場合、基準振動子５４Ｃは、検出対象の表面に直接取り付けられてもよい。歪検出装置５０が第３振動子５４Ｄを含む場合、第３振動子５４Ｄは、検出対象の表面に直接取り付けられてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１０…人力駆動車、１２Ａ…クランク軸（検出対象）、１２Ｂ…クランクアーム、１６…フレーム、１８…ペダル、３２…モータ、３４…人力駆動車用部品、５０…歪検出装置、５２…ベース部、５２Ａ…取付面、５４Ａ…第１振動子、５４Ｂ…第２振動子、５４Ｃ…基準振動子、５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ…出力回路、６０Ａ…第１発振回路、６０Ｂ…第２発振回路、６０Ｃ…基準発振回路、８０…回路基板、Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向、θ…角度。
【図１】
2020024168.tif 000003
【図２】
2020024168.tif 000004
【図３】
2020024168.tif 000005
【図４】
2020024168.tif 000006
【図５】
2020024168.tif 000007
【図６】
2020024168.tif 000008
【図７】
2020024168.tif 000009
【図８】
2020024168.tif 000010
【図９】
2020024168.tif 000011
【図１０】
2020024168.tif 000012
【図１１】
2020024168.tif 000013
【図１２】
2020024168.tif 000014
【図１３】
2020024168.tif 000015
【図１４】
2020024168.tif 000016
【図１５】
2020024168.tif 000017
【図１６】
2020024168.tif 000018
【図１７】
2020024168.tif 000019