(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、
自転車のボトムブラケットハンガーの第１側部に装着可能であり、クランク軸が挿入されるとともに前記クランク軸を回転可能に支持する第１取り付け部材と、
前記ボトムブラケットハンガーの第２側部に装着可能であり、前記クランク軸が挿入されるとともに前記クランク軸を回転可能に支持する第２取り付け部材と、
前記第１取り付け部材に連結され、前記第１取り付け部材の歪みを検知する第１歪み検知デバイスと、
前記第２取り付け部材に連結され、前記第２取り付け部材の歪みを検知する第２歪み検知デバイスと、
を備え、
前記第１歪み検知デバイスは、第１歪み測定方向と、前記第１歪み測定方向と平行ではない第２歪み測定方向と、における前記第１取り付け部材の歪みを検知する第１歪み検出構造を有している、
自転車用ペダリング力検知アッセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、
前記第１歪み検出構造は、
前記第１歪み測定方向における前記第１取り付け部材の歪みを検知する第１歪みセンサと、
前記第２歪み測定方向における前記第１取り付け部材の歪みを検知する第２歪みセンサと、
有しており、
前記第１および第２歪みセンサは別々のセンサである。
【請求項３】
請求項１に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第１歪み検出構造は、少なくとも２つの歪み測定要素を有する単一のセンサを有している。
【請求項４】
請求項１に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第２歪み検知デバイスは、第３歪み測定方向と、前記第３歪み測定方向と平行ではない第４歪み測定方向と、における前記第２取り付け部材の歪みを検知する第２歪み検出構造を有している。
【請求項５】
請求項４に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、
前記第２歪み検出構造は、
前記第３歪み測定方向における前記第２取り付け部材の歪みを検知する第３歪みセンサと、
前記第４歪み測定方向における前記第２取り付け部材の歪みを検知する第４歪みセンサと、
有しており、
前記第３および第４歪みセンサは別々のセンサである。
【請求項６】
請求項４に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第２歪み検出構造は、少なくとも２つの歪み測定要素を有する単一のセンサを有している。
【請求項７】
請求項１に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第１歪み検出構造は、少なくとも歪みゲージあるいは半導体センサのいずれかを有している。
【請求項８】
請求項４に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第２歪み検出構造は、少なくとも歪みゲージあるいは半導体センサのいずれかを有している。
【請求項９】
請求項１に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第１歪み検出構造は、前記第１および第２歪み測定方向が互いに垂直となるよう、前記第１取り付け部材に対して配置されている。
【請求項１０】
請求項４に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第２歪み検出構造は、前記第３および第４歪み測定方向が互いに垂直となるよう、前記第２取り付け部材に対して配置されている。
【請求項１１】
請求項１に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第１歪み検出構造は、前記第１および第２歪み測定方向の少なくとも一方が、前記第１取り付け部材のクランク軸挿入開口部の中心軸に対して実質的に垂直である所定の面に沿って延びるよう、第１取り付け部材に対して配置されている。
【請求項１２】
請求項４に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第２歪み検出構造は、前記第１および第２歪み測定方向の少なくとも一方が、前記第２取り付け部材のクランク軸挿入開口部の中心軸に対して実質的に垂直である所定の面に沿って延びるよう、第２取り付け部材に対して配置されている自転車用ペダリング力検知アッセンブリ。
【請求項１３】
請求項１に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、
前記第１取り付け部材は、
前記ボトムブラケットハンガーに取り付けられる第１部分と、
前記第１歪み検出構造が取り付けられる第２部分と、
を有している。
【請求項１４】
請求項１３に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第２部分は、前記ボトムブラケットハンガーの外側に配置される。
【請求項１５】
請求項１３に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、
前記第２取り付け部材は、
前記ボトムブラケットハンガーに取り付けられる第３部分と、
前記第２歪み検出構造が取り付けられる第４部分と、
を有している。
【請求項１６】
請求項１５に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第４部分は、前記ボトムブラケットハンガーの外側に配置される。
【請求項１７】
請求項１に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記第１および第２歪み検知デバイスからの信号を通信するよう、前記第１および第２歪み検知デバイスに機能的に連結される通信ユニットをさらに備えている。
【請求項１８】
請求項１７に記載の自転車用ペダリング力検知アッセンブリであって、前記通信ユニットは演算回路を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用ペダリング力検知アッセンブリに関する。より詳細には、本発明は、クランク軸に作用するペダリングの力を検出する自転車用ペダリング力検知アッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車には、自転車用クランク軸に作用する力を検知するために力センサが備えられている場合がある。例えば、特許文献１においては、クランク軸に作用するトルクを検知するために、円筒状のねじれ検知スリーブ部材（力センサユニット）がクランク軸に配置されている。自転車用クランク軸に作用する力を検知するための力センサの他の例は、独狐文献２に開示されている。この特許文献２においては、センサが、ボトムブラケットチューブの径方向内面と、クランク軸ベアリングの一方を取り囲んでいる環状部材の径方向延設外面と、の間に配置されている。これらの構造では、歪みセンサは、単に、一方の脚から自転車用クランク軸に加えられるペダリング力を検知するだけである。したがって、これらの構造では、演算されたペダリング力は、ときに不正確となる場合もある。
【特許文献１】米国特許７，５１６，６７７号
【特許文献２】欧州特許公報１，３６１，８２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、自転車用クランク軸に作用するペダリング力をより正確に測定できる自転車用ペダリング力検知アッセンブリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る自転車用ペダリング力検知アッセンブリは、第１取り付け部材と、第２取り付け部材と、第１歪み検知デバイスと、第２歪み検知デバイスと、を備えている。第１取り付け部材は、自転車のボトムブラケットハンガーの第１側部に装着可能であり、クランク軸が挿入されるとともにクランク軸を回転可能に支持する。第２取り付け部材は、ボトムブラケットハンガーの第２側部に装着可能であり、クランク軸が挿入されるとともにクランク軸を回転可能に支持する。第１歪み検知デバイスは、第１取り付け部材に連結され、第１取り付け部材の歪みを検知する。第２歪み検知デバイスは、第２取り付け部材に連結され、第２取り付け部材の歪みを検知する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】第１実施形態による自転車用ペダリング力検知アッセンブリが装着されたボトムブラケットチューブを有するフレームを示す自転車の側面図。
【図２】図１の切断線２−２に沿った自転車のボトムブラケットチューブの断面図。
【図３】第１実施形態による、ボトムブラケットハンガーに対するフロントクランクアセンブリの選択された一部分および自転車用ペダリング力検知アッセンブリの展開斜視図。
【図４】第１実施形態による、カバーが取り外されている状態を示した自転車用ペダリング力検知アッセンブリの斜視図と、通信ユニットおよび制御ユニットを示した概略的ブロック図。
【図５】第１実施形態による、カバーが取り外されている状態を示した自転車用ペダリング力検知アッセンブリの側面図と、通信ユニットを示した概略的ブロック図。
【図６】歪みセンサが１ペアの歪みゲージから形成されている本体の拡大側面図。
【図７】自転車のクランク軸に作用するペダリング力を演算するのに用いられる４つのクランク位置領域を示す自転車用ペダリング力検知アッセンブリの概略図。
【図８】第２実施形態による、カバーが取り外されている状態を示した自転車用ペダリング力検知アッセンブリの側面図と、通信ユニットを示した概略的ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明の選択的な実施形態を、図面を用いて、説明する。以下の本発明にかかる実施形態の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定義される本発明を限定するものではない。
【０００７】
[第１実施形態]
図１〜図３に、第１実施形態による自転車用ペダリング力検知アッセンブリ１４が装着されたクランク軸アセンブリ１２を有する自転車１０を示している。図２および図３に示すように、ペダリング力検知アッセンブリ１４は、サイクリストが１対の自転車のペダル１８に力を加えたときに、１対のクランクアーム２０，２２を介して、クランク軸アセンブリ１２のクランク軸１６の両側部にサイクリストによって加えられる力を検知する。自転車ペダル１８は、サイクリングシューズを従来のように取り外し可能に保持するように構成された従来のビンディングデバイスを有する。具体的には、サイクリングシューズが自転車ペダル１８によって保持されると、サイクリストが与える回転力は、サイクリングシューズから自転車ペダル１８に、下向きおよび上向きのサイクリング運動の両方の場合に伝達される。
【０００８】
図２および図３に示すように、クランク軸アセンブリ１２は、自転車１０の自転車フレーム２４に装着される。具体的には、クランク軸アセンブリ１２は、フレーム２４のボトムブラケットハンガー２６に装着される。ボトムブラケットハンガー２６は、クランク軸１６を挿入しクランク軸１６を回転可能に支持するために構成される。図２に示すように、クランク軸１６は、中空の筒状部材であり、ボトムブラケットハンガー２６を通って延設され、回転可能に装着されている。右側クランク２０はクランク軸１６の右側端部に固定される。また、左側クランク２２はクランク軸１６の左側端部に取り外し可能に固定される。クランク軸１６は、クランク軸１６の中心を通って延びる回転軸Ａを中心に回転する。したがって、回転軸Ａは、クランク軸１６およびボトムブラケットハンガー２６の中心軸でもある。クランク軸１６は中空の筒状部材として例示しているが、クランク軸１６は中空の筒状部材に限定されない。例えば、クランク軸が、クランクアームがボルトによってクランク軸に固定される中実のロッドであってもよい。フレーム２４は、金属チューブ部を互いに溶接して形成することができ、あるいはフレーム２４のチューブが樹脂および／またはカーボンファイバ材料によって互いに固定されるように、複合材料で形成することができる。フレーム２４は自転車１０の従来の特徴を有するので、ボトムブラケットハンガー２６以外のフレーム２４の説明は簡単化のため省略する。
【０００９】
ボトムブラケットハンガー２６は、開口端を有する中空の管状に形成されている。ボトムブラケットハンガー２６は、ボトムブラケットチューブともいう。ボトムブラケットハンガー２６は、ほぼ従来と同様にクランク軸１６およびクランク軸１６に関連する要素を支持する。ボトムブラケットハンガー２６の開口端のそれぞれは、以下に詳細に説明するように、ペダリング力検知アッセンブリ１４を支持する。
【００１０】
ボトムブラケットハンガー２６の開口端は、クランク軸支持要素を挿入する機械的なネジ部なしで構成することができる。
【００１１】
次に、特に図２〜図６を参照して、自転車用ペダリング力検知アッセンブリ１４を説明する。自転車用ペダリング力検知アッセンブリ１４は、基本的に、第１自転車力検知デバイス２８と第２自転車力検知デバイス３０とを有している。第１自転車力検知デバイス２８はクランク軸１６の右側端部に装着される。また、第２自転車力検知デバイス３０はクランク軸１６の左側端部に装着される。こうして、第１自転車力検知デバイス２８は、ライダーの右脚によってクランク軸１６の右側端部に加えられたペダリング力を検知するとともに、第２自転車力検知デバイス３０は、ライダーの左脚によってクランク軸１６の左側端部へ加えられたペダリング力を検知する。例示の実施形態において、第１および第２自転車力検知デバイス２８および３０の構成は、同一である。これにより、１つの同じ部品を製造することで、第１および第２自転車力検知デバイス２８および３０両方に対応できる。もちろん、必要に応じておよび／または所望により、第１および第２自転車力検知デバイス２８，３０を異なる構成にすることができる。第１自転車力検知デバイス２８はクランク軸１６の右側端部に第１取り付け部材３１によって装着される。また、第２自転車力検知デバイス３０はクランク軸１６の左側端部に第２取り付け部材３２によって装着される。第１実施形態において、第１および第２取り付け部材３１および３２は、それぞれ圧入によってボトムブラケットハンガー２６に相対移動不能に装着される。あるいは、ボトムブラケットハンガー２６の開口端のそれぞれは、雌ネジを有することができ、これにより、第１および第２取り付け部材３１および３２はボトムブラケットハンガー２６の開口端へネジ締めされる。
【００１２】
第１実施形態において、図３に示すように、第１取り付け部材３１は、アダプター３３および本体３４を有するツーピース構造である。図４および図５に示すように、本体３４は、複数の留め具Ｆによってアダプター３３に固定され、これにより、アダプター３３および本体３４が一体的ユニットを形成する。同様に、第２取り付け部材３２は、アダプター３５と本体３６とを有するツーピース構造である。図５に示すように、本体３６は、複数の留め具Ｆによってアダプター３５に固定され、これにより、アダプター３５および本体３６が一体的ユニットを形成する。
【００１３】
クランク軸１６の両端部に加えられたペダリング力を決定するために、第１歪み検出構造３７が第１取り付け部材３１の本体３４に連結されており、第２歪み検出構造３８が第２取り付け部材３２の本体３６に連結されている。第１歪み検知デバイス３７は第１取り付け部材３１の歪みを検知する。第２歪み検知デバイス３８は第２取り付け部材３２の歪みを検知する。第１および第２歪み検出構造３７，３８を以下により詳細に説明する。
【００１４】
第１実施形態において、アダプター３３は、自転車ボトムブラケットハンガー２６に取り付けられる第１取り付け部材３１の第１部分を構成しており、また、本体３４は、第１歪み検出構造３７が取り付けられる第１取り付け部材３１の第２部分を構成する。同様に、アダプター３５は、自転車ボトムブラケットハンガー２６に取り付けられる第２取り付け部材３２の第１部分を構成しており、また、本体３６は、第２歪み検出構造３８が取り付けられる第２取り付け部材３２の第２部分を構成する。第１および第２取り付け部材３１，３２をともに自転車用ペダリング力検知アッセンブリ１４の一部と考えると、アダプター３５および本体３６は、また、第２取り付け部材３２の第３および第４部分とそれぞれ考えることができる。図２に示すように、本体３４，３６（つまり第２および第４部分）は、自転車ボトムブラケットハンガー２６の外側に配置される。
【００１５】
第１および第２取り付け部材３１，３２の基本構成は、基本的に、米国特許公報２０１０／０２８２００１号に開示されるような力センサーアッセンブリと同様である。もちろん、他の構成を第１および第２取り付け部材３１，３２に用いることができる。例えば、本体とアダプターを、ボルトの代わりに溶接、接着および／または圧入によって一体的に固定できる。また、必要に応じておよび／または所望により、本体とアダプターとを一体部材として形成することも可能である。また、本体３４，３６は、複数の周方向に配置された貫通開口部を有するブリッジ体に限定されない。本体３４，３６を貫通開口部がない平坦な形状にすることができる。しかしながら、本体３４，３６をブリッジ体タイプとして構成することによって、ブリッジ体本体３４，３６がトルク入力に対して感度がよくなる。ブリッジ体タイプが平坦な形状のものと比較してその形状が変化しやすいからである。
【００１６】
第１実施形態において、第１取り付け部材３１のアダプター３３は、自転車ボトムブラケットハンガー２６に取り付けられる第１部分を構成しており、また、本体３４は、第１歪み検出構造３７が取り付けられる第２部分を構成する。図２に示すように、本体３４（例えば、第２部分）は、自転車のボトムブラケットハンガー２６の外側に配置される。図２に示すように、本体３４は、また、第１ベアリングユニット４０が自転車のボトムブラケットハンガー２６の外側に配置されるよう、第１ベアリングユニット４０を支持する。しかしながら、必要に応じておよび／または所望により、第１ベアリングユニット４０が自転車ボトムブラケットハンガー２６の内部に配置されるよう、本体３４を構成してもよい。
【００１７】
第１実施形態において、第１取り付け部材３１には、本体３４に圧入される第１ベアリングユニット４０が配置される。第１取り付け部材３１は、ボトムブラケットハンガー２６の第１の側部に装着されるとともに、第１ベアリングユニット４０を介してクランク軸１６を挿入して回転可能に支持する。同様に、第２取り付け部材３２には、本体３６に圧入される第２ベアリングユニット４２が配置される。第２取り付け部材３２は、ボトムブラケットハンガー２６の第２の側部に装着されるとともに、第２ベアリングユニット４２を介してクランク軸１６を挿入して回転可能に支持する。
【００１８】
図２に示すように、ペダリング力検知アッセンブリ１４がボトムブラケットハンガー２６とクランクアーム２０，２２との間に配置されるように、アダプター３３，３５はボトムブラケットハンガー２６に組み付けられる。アダプター３３，３５はそれぞれ好ましくは、適切な剛性および強度を有する鋼、アルミニウム、チタンあるいは適当な合金など金属材料で形成される一体部材である。上述の通り、アダプター３３，３５はボトムブラケットハンガー２６の両端部に固定的に取り付けられる。
【００１９】
第１実施形態において、アダプター３３は、管状の取り付け部３３ａと、環状フランジあるいは環状部３３ｂと、を有する。同様に、アダプター３５は、管状の取り付け部３５ａと、環状フランジあるいは環状部３５ｂと、を有する。管状の取り付け部３３ａ，３５ａは、ボトムブラケットハンガー２６の両端部に圧入され、これにより、自転車用ペダリング力検知アッセンブリ１４がボトムブラケットハンガー２６に固定される。あるいは、管状の取り付け部３３ａ，３５ａを、ボトムブラケットハンガー２６にネジ締めすることもできる。管状の取り付け部３３ａ，３５ａは、クランク軸１６が挿入される内側開口部３３ｃ，３５ｃをそれぞれ形成している。環状フランジ３３ｂ，３５ｂは、管状の取り付け部３３ａ，３５ａからそれぞれ径方向に延設されている。環状フランジ３３ｂ，３５ｂは、外周において、本体３４，３６にそれぞれ固定されている。こうして、アダプター３３，３５は、回転軸Ａに対して径方向にかつ回転軸Ａと平行な方向に、本体３４，３６を支持する。
【００２０】
本体３４，３６はそれぞれ好ましくは、適切な剛性および強度を有する鋼、アルミニウム、チタンあるいは適当な合金など金属材料の一体部材として形成される。本体３４，３６の厚さおよび全体寸法は、クランク軸１６に作用する予想される力、用いられる材料、およびペダリング力検知アッセンブリ１４が装着される自転車のサイズやタイプによって決定される。第１実施形態において、本体３４は、外側部３４ａと、ベアリング挿入開口部３４ｃを形成する内側部３４ｂと、を有する。また、本体３６は、外側部３６ａと、ベアリング挿入開口部３６ｃを形成する内側部３６ｂと、を有する。第１および第２歪み検知デバイス３７，３８は、外側部３４ａ，３６ａの中間領域に配置されて、クランク軸１６の回転の結果として本体３４，３６に生じる歪みを検知する。外側部３４ａ，３６ａは、留め具Ｆによって環状フランジ３３ｂ，３５ｂに取り付けられている。第１および第２ベアリングユニット４１，４２は、ベアリング挿入開口部３４ｃ，３６ｃの内側部３４ｂ，３６ｂに圧入されて、これにより、クランク軸１６のトルクが本体３４，３６へと入力される。
【００２１】
図４に示すように、自転車用ペダリング力検知アッセンブリ１４は、また、電気ワイヤ４８によって第１および第２歪み検知デバイス３７，３８に電気的に接続されて第１および第２歪み検知デバイス３７，３８から電気信号を受信する通信ユニット４６を有する。言いかえれば、通信ユニット４６は、第１および第２歪み検知デバイス３７，３８に機能的に連結されており、これにより、第１および第２歪み検知デバイス３７，３８からの信号が通信ユニット４６に受信される。第１実施形態において、通信ユニット４６は、第１および第２取り付け部材３１から離間している。しかしながら、必要に応じておよび／または所望により、通信ユニット４６を、第１取り付け部材３１あるいは第２取り付け部材３２によって支持することができる。通信ユニット４６は、第１および第２歪み検知デバイス３７，３８から信号を受信してクランク軸１６に加えられているペダリング力によって本体３４，３６に加えられる歪みを演算する演算回路を有している。
【００２２】
図４に示すように、自転車１０はさらに制御ユニット５０と電池５２とを有する。制御ユニット５０は、ハンドルバーなどフレーム２４の前方部に取り付けられている。必要に応じておよび／または所望により、制御ユニット５０は、信号を受信し、かつ／または自転車１０の種々の部品を制御する。例えば、制御ユニット５０は、通信ユニット４６を介して、ケイデンスセンサからのＲＰＭデータと、ギアポジショニングセンサからのギアポジションデータと、第１歪み検知デバイス３７からの力データと、を受信できる。このデータを用いて、制御ユニット５０は、自動シフティング（変速）システム（図示せず）を制御することができる。
【００２３】
ペダリング力検知アッセンブリ１４は、制御ユニット５０と電池５２とに機能的に接続される。以下に説明する通り、制御ユニット５０は、ペダリング力検知アッセンブリ１４から入力される歪み測定信号を用いて、クランク軸１６に加えられたトルクを決定する。あるいは、通信ユニット４６が、ペダリング力検知アッセンブリ１４から入力される歪み測定信号を用いて、クランク軸１６に加えられたトルクを決定し、演算結果を制御ユニット５０に通信することができる。演算はあらゆる所望の方法で行うことができる。例えば、ペダリング力検知アッセンブリ１４から入力される歪み測定信号を、米国特許公報２０１０／０２８２００１号と同じ方法で、クランク軸１６に加えられたトルクを決定するよう用いることができる。例えば、通信ユニット４６あるいは制御ユニット５０は、式Ｐ＝Ｆｃ・Ｖｃを用いて力を演算することができる。
ここで、Ｖｃはチェーンスピードである。
【００２４】
Ｖｃ＝ω・Ｇｒ
ここで、ωは回転速度（ケイデンスセンサからの信号に基づいて演算される）であり、Ｇｒは、選択されたチェーンリング（ギアポジショニングセンサからの信号に基づく）の半径である。
【００２５】
制御ユニット５０は、式Ｔ＝ω／Ｐを用いて平均トルクＴ（１回転当たり）を演算することができる。
【００２６】
図４に示すように、制御ユニット５０は、基本的に、ディスプレイ５４とマイクロプロセッサ５６と信号受信ユニット５８とを有している。ディスプレイ５４、マイクロプロセッサ５６および信号受信ユニット５８は、図１における自転車１０のハンドルバーの単一のハウジングに配置されるよう例示しているが、必要に応じておよび／または所望により、これらの部品を自転車１０の異なる位置に離間して装着できる。第１実施形態において、電池５２は、通信ユニット４６を介して第１および第２歪み検知デバイス３７，３８に電力を供給する。第１実施形態において、電池５２は制御ユニット５０にも電力を供給する。必要に応じておよび／または所望により、他の電源を種々の部品に必要な電力を供給するよう用いることができる。
【００２７】
第１実施形態において、通信ユニット４６および制御ユニット５０は別々の部材であって、データが通信ユニット４６から制御ユニット５０に通信されてライダーに表示され、自動シフティングシステムあるいは他の自転車システムにおける使用される。しかしながら、必要に応じておよび／または所望により、通信ユニット４６および制御ユニット５０を単一ユニットに一体化できる。通信ユニット４６は演算回路を有するよう例示したが、通信ユニット４６は、第１および第２歪み検知デバイス３７，３８から制御ユニット５０（例えばサイクルコンピュータあるいはコントローラ）にワイヤレスであるいはワイヤを介して信号を転送し、演算の一部あるいはすべてを制御ユニット５０によって行うことができる。言いかえれば、信号受信ユニット５８は電気ケーブルによって通信ユニット４６に電気的に接続されるＩ／Ｏインタフェースとすることができ、かつ／または信号受信ユニット５８はワイヤレス受信器とできる。
【００２８】
図５に示すように、第１歪み検知デバイス３７は第１取り付け部材３１に連結されており、これにより、第１歪み検知デバイス３７が、第１歪み測定方向Ｄ１と、第１歪み測定方向Ｄ１と平行ではない第２歪み測定方向Ｄ２と、における第１取り付け部材３１の歪みを検知する。第１実施形態において、第１歪み検知デバイス３７は、第１歪みセンサ６１と第２歪みセンサ６２とを有する。第１および第２歪みセンサ６１，６２は、第１および第２歪み測定方向Ｄ１，Ｄ２における第１取り付け部材３１の歪みを検知する第１歪み検出構造を構成する。第１歪みセンサ６１は、第１歪み測定方向Ｄ１における第１取り付け部材３１の歪みを検知する。第２歪みセンサ６２は、第２歪み測定方向Ｄ２における第１取り付け部材３１の歪みを検知する。第１実施形態において、第１および第２歪みセンサ６１，６２は、互いから間隔をあけて配置される別々のセンサである。
【００２９】
第１実施形態において、例えば、第１および第２歪みセンサ６１，６２は半導体センサである。半導体センサは、２つの歪み測定方向を検知するブリッジ回路を形成する４つの歪み測定要素を有する。半導体センサは２つの歪み測定方向を検知することができるので、コストを削減するために第１および第２歪みセンサ６１，６２の一方を省略できる。自転車用ペダリング力検知アッセンブリ１４の全製造コストを削減するためには、第１および第２歪みセンサ６１，６２はそれぞれ１つの歪み測定要素を有することが好ましい。しかしながら、性能および機能の向上のためには、第１および第２歪みセンサ６１，６２はそれぞれ少なくとも２つの歪み測定要素を有することが好ましい。第１歪み測定方向Ｄ１における本体３４の歪みは、第１歪み測定方向Ｄ１におけるペダリングの力に比例する。第２歪み測定方向Ｄ２における本体３４の歪みは、第２歪み測定方向Ｄ２におけるペダリングの力に比例する。第１および第２歪み測定方向Ｄ１，Ｄ２の両方向において本体３４の歪みを検知することによって、ペダリング力検知アッセンブリ１４は、第１および第２歪みセンサ６１，６２の結果を合成することができ、これにより、ペダリングの力およびペダリングの方向の情報を取得できる。第１および第２歪みセンサ６１，６２によって検知された歪みとペダリング力の関係は予め決定しておく。
【００３０】
さらに図５を参照して、第２歪み検知デバイス３８は第２取り付け部材３２に連結されており、これにより、第２歪み検知デバイス３８が、第３歪み測定方向Ｄ３と、第３歪み測定方向Ｄ３と平行ではない第４歪み測定方向Ｄ４と、における第２取り付け部材３２の歪みを検知する。第１実施形態において、第２歪み検知デバイス３８は、第３歪みセンサ６３と第４歪みセンサ６４とを有する。第３および第４歪みセンサ６３，６４は、第３および第４歪み測定方向Ｄ３，Ｄ４における第２取り付け部材３２の歪みを検知する第２歪み検出構造を構成する。第３および第４歪み測定方向Ｄ３，Ｄ４は、第１および第２歪み測定方向Ｄ１，Ｄ２に対してそれぞれ平行である。第３歪みセンサ６３は、第３歪み測定方向Ｄ３における第２取り付け部材３２の歪みを検知する。第４歪みセンサ６４は、第４歪み測定方向Ｄ４における第２取り付け部材３２の歪みを検知する。第１実施形態において、第３および第４歪みセンサ６３，６４は、互いから間隔をあけて配置される別々のセンサである。
【００３１】
第１実施形態において、例えば、第３および第４歪みセンサ６３，６４は半導体センサである。半導体センサは、２つの歪み測定方向を検知するブリッジ回路を形成する４つの歪み測定要素を有する。半導体センサは２つの歪み測定方向を検知することができるので、コストを削減するために第３および第４歪みセンサ６３，６４の一方を省略できる。自転車用ペダリング力検知アッセンブリ１４の全製造コストを削減するために、第３および第４歪みセンサ６３，６４はそれぞれ１つの歪み測定要素を有することが好ましい。しかしながら、性能および機能の向上のためには、第３および第４歪みセンサ６３，６４はそれぞれ少なくとも２つの歪み測定要素を有することが好ましい。第３歪み測定方向Ｄ３における本体３６の歪みは、第３歪み測定方向Ｄ３におけるペダリングの力に比例する。第４歪み測定方向Ｄ４における本体３６の歪みは、第４歪み測定方向Ｄ４におけるペダリングの力に比例する。第３および第４歪み測定方向Ｄ３，Ｄ４の両方向において本体３６の歪みを検知することによって、ペダリング力検知アッセンブリ１４は、第３および第４歪みセンサ６３，６４の結果を合成することができ、これにより、ペダリングの力およびペダリングの方向の情報を取得できる。第３および第４歪みセンサ６３，６４によって検知された歪みとペダリング力の関係は予め決定しておく。
【００３２】
例えば図４および図５に示すように、歪みセンサ６１，６２，６３，６４は、第１および第２歪み測定方向Ｄ１，Ｄ２は互いに対して実質的に（つまり１０度以内で）垂直であり、また、第３および第４歪み測定方向Ｄ３，Ｄ４が互いに対して実質的に（つまり１０度以内で）垂直であるよう、第１および第２取り付け部材３１，３２に対して配置される。第１実施形態において、歪みセンサ６１，６２，６３，６４は、自転車１０のボトムブラケットハンガー２６から離間する方向に面する本体３４，３６の外側の側部に装着される。しかしながら、歪みセンサ６１，６２，６３，６４を、本体３４，３６とアダプター３３，３４との間にそれぞれ配置することもできる。あるいは、歪みセンサ６１，６２，６３，６４を、歪みセンサのうちの１つが対応する本体の外側の側部にあり、そして１つが対応する本体の内側の側部にあるよう、配置することもできる。第１および第２歪みセンサ６１，６２は、それぞれ防水シールを提供する樹脂を用いて、本体３４の凹部に保持される。
【００３３】
歪みセンサ６１，６２，６３，６４は、歪み測定方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４がクランク軸１６の回転軸Ａを通るよう、第１および第２取り付け部材３１，３２に対して配置される。好ましくは、歪みセンサ６１，６２，６３，６４は、第１および第２歪み測定方向Ｄ１，Ｄ２の少なくとも一方が所定の面Ｐ１（図２）内にあり、そして第３および第４歪み測定方向Ｄ３，Ｄ４の少なくとも一方が所定の面Ｐ２（図２）内にあるよう、第１および第２取り付け部材３１，３２に対して配置される。所定の面Ｐ１，Ｐ２は、第１および第２取り付け部材３１，３２のクランク軸挿入開口部の回転軸Ａに対して実質的に垂直に配置される。
【００３４】
第１および第２歪み検知デバイス３７，３８は、図２〜図５に示す構成に限定されない。歪みセンサ６１，６２，６３，６４を、歪み測定方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４がクランク軸１６の回転軸Ａからオフセットするよう、第１および第２取り付け部材３１，３２に対して配置することもできる。歪み測定方向Ｄ１，Ｄ３は、好ましくは、歪み測定方向Ｄ２，Ｄ４に対して９０°の角度でそれぞれ配置されるが、歪み測定方向Ｄ１，Ｄ３の間の角度と歪み測定方向Ｄ２，Ｄ４の間の角度はそれぞれ９０°あるいは実質的に９０°に限定されない。歪み測定方向Ｄ１，Ｄ３との間の角度と歪み測定方向Ｄ２，Ｄ４との間の角度は、それぞれ、歪みセンサ６１，６２，６３，６４の結果をペダリング力およびクランク軸１６に加えられたペダリング方向の情報を取得するのに用いることができるどのような角度にもできる。第１および第２歪み検知デバイス３７，３８は、歪み測定方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が、クランク軸１６の回転軸Ａに対して垂直ではなく（１５度以内の角度で）配置された所定の面に沿って延びるよう、第１および第２取り付け部材３１，３２に対して配置することも可能である。
【００３５】
任意選択的に、第１ダストシールあるいはカバー７０が第１ベアリングユニット４０をカバーするよう配置され、そして、第２ダストシールあるいはカバー７２は第２ベアリングユニット４２をカバーするよう配置される。ボトムブラケットハンガー２６内のシールを形成するために、ダストチューブ７４が、また、アダプター３３，３５との間で任意選択的に配置される。また、任意選択的に、第１ダストシールあるいはカバー７８が歪みセンサ６１，６２をカバーするよう配置され、そして、第２ダストシールあるいはカバー８０は歪みセンサ６３，６４をカバーするよう配置される。カバー７０，７２，７８，８０は、好ましくは耐水性のある電気的絶縁材料で形成される環状の部材である。したがって、カバー７０，７８は、ベアリングユニット４０と歪みセンサ６１，６２とを密閉して封止し、これにより、ベアリングユニット４０と歪みセンサ６１，６２とを保護する。同様に、カバー７２，８０は、ベアリングユニット４２と歪みセンサ６３，６４とを密閉して封止し、これにより、ベアリングユニット４２と歪みセンサ６３，６４とを保護する。
【００３６】
図６に、歪みセンサ６１，６２，６３，６４の代替的な構成を例示する。半導体センサを用いる代わりに、歪みセンサ６１，６２，６３，６４は、箔歪ゲージ（ｆｏｉｌ  ｓｔｒａｉｎ  ｇａｕｇｅｓ）とも呼ばれる従来の歪みゲージとして例示されている。歪みセンサ６１，６２，６３，６４は、歪みゲージに適切な従来の接着剤を用いて、所望の面へ固定される。本体３４あるいは３６は、第１および第２歪みゲージＳ１，Ｓ２によって測定可能な限定的な弾性変形を受けるように形成される。当該技術において知られているように、従来の歪ゲージの導電率に関する特性は、歪ゲージの伸長あるいは圧縮のいずれかに応じて変化する。歪みセンサ６１，６２，６３，６４に接続される検出回路がマイクロコンピュータによって選択的に変更される場合、歪みセンサ６１，６２，６３，６４のそれぞれによってもまた２つの方向における歪みを検出できる。
【００３７】
箔歪ゲージ構成の場合には、歪みセンサ６１，６２，６３，６４のそれぞれが第１歪みゲージＳ１と第２歪みゲージＳ２とを有する。好ましくは、歪みセンサ６１，６２，６３，６４は、装着位置を除いて互いに同一である。第１および第２歪みゲージＳ１，Ｓ２は、歪ゲージに適切な従来の接着剤を用いて、所望の面へ固定される従来の歪みゲージである。しかしながら、必要に応じておよび／または所望により、様々な歪測定デバイスのうちどのデバイスでも用いることができる。
【００３８】
図６に示すように、第１歪みゲージＳ１は、本体３４あるいは３６の引張歪み力Ｆ１と圧縮歪み力Ｆ２とにおける弾性変形を測定する。言いかえれば、引張歪み力Ｆ１は、本体３４あるいは３６に加えられた力に応じた第１歪みゲージＳ１のわずかな伸長を表す。圧縮歪み力Ｆ２は、本体３４あるいは３６に加えられた力に応じた第１歪みゲージＳ１のわずかな圧縮を表す。第２歪みゲージＳ２は、本体３４あるいは３６の引張歪み力Ｆ３と圧縮歪み力Ｆ４とにおける弾性変形を測定する。言いかえれば、引張歪み力Ｆ３は、本体３４あるいは３６に加えられた力に応じた第２歪みゲージＳ２のわずかな伸長を表す。圧縮歪み力Ｆ４は、本体３４あるいは３６に加えられた力に応じた第２歪みゲージＳ２のわずかな圧縮を表す。第１および第２歪みゲージＳ１，Ｓ２とそれぞれの歪み力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、本体３４あるいは３６の径方向Ｒから実質的に４５度の角度で角度的にオフセットしている方向に延びている。さらに、第２歪みゲージＳ２は、第１歪みゲージＳ１から実質的に９０度の角度で角度的にオフセットしている。歪みセンサ６１，６２，６３，６４の第１および第２歪みゲージＳ１，Ｓ２は、歪み測定方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を検知するために、第１実施形態の半導体センサと同じ方法で用いられる。
【００３９】
しかしながら、様々な歪測定デバイスのうちどのデバイスでも、クランク軸１６に加えられたペダリング力による本体３４あるいは３６の歪みを測定するために用いることができる。言いかえれば、必要に応じておよび／または所望により、歪みセンサ６１，６２，６３，６４を、他のタイプの歪み測定デバイスと置き換えることができる。どの場合でも、歪みセンサ６１，６２，６３，６４は、クランク軸１６に加えられたペダリング力による本体３４あるいは３６の歪みを測定する。そして、歪みセンサ６１，６２，６３，６４からの歪みデータが通信ユニットあるいは制御ユニット５０の演算回路によって用いられて、トルク情報が演算され、必要に応じておよび／または所望により表示される。
【００４０】
図７に示すように、４つのクランク位置領域１，２，３，４を、クランクアーム２０，２２の演算される位置に対応して示している。具体的には、クランク位置領域１，２，３，４はそれぞれ、クランク軸１４の回転の９０度の角度領域を表す。４つのクランク位置領域のそれぞれにおける歪みが、歪みセンサ６１，６２，６３，６４によって測定される。回転軸Ａに対するクランク軸１６の実際位置は、ケイデンスセンサ（図示せず）からの信号によって決定される。ケイデンスセンサがまた所定のクランク位置データおよびＲＰＭデータを提供するので、いくつかのクランク位置を容易に決定できる。例えば、Ｈｚ（ヘルツ）で測定されたサンプリング周波数Ｆ１でクランク軸１４の１回転当たりの時間Ｔ１秒のとき、Ｆ１をＴ１で割ることによって（Ｆ１／Ｔ１）クランク位置が得られる。測定された歪みは、クランクの位置に応じて変化する場合がある。具体的には、歪みセンサ６１，６２，６３，６４は、チェーンテンションに応じて異なる応答を示す。制御ユニット５０は、クランク軸１６，クランクアーム２０，２２の実際の回転位置を決定するためにケイデンスセンサからの信号を利用し、したがって、検出された平均歪みをクランクアーム２０，２２のそれぞれに対する４つのクランク位置領域のそれぞれと関連させることができる。制御ユニット５０は、補償定数を用いてすべてのクランク位置領域における歪み変化を考慮するようプログラムされかつ／または構成される。歪みセンサ６１，６２，６３，６４の感度は、クランク位置領域１，２，３，４で異なる。クランク位置領域１，２，３，４のそれぞれにおける対応する歪みデータを処理することによって、より安定した信頼できる演算されたチェーンテンションが、制御ユニット３２によって提供される。たとえば、補償定数ａ１〜ａ４を用いることによって、異なるクランク角における歪みゲージ６１，６２，６３，６４の感度のレベルの違いを解消する。さらに、歪みセンサ６１，６２，６３，６４からの平均歪み測定を用いることによって、ヒステリシス効果を解消することができる。言いかえれば、歪みセンサ６１，６２，６３，６４からの信号を数値的に組み合わせる（あるいは平均する）ことによって、制御ユニット５０はあらゆるヒステリシス効果を補償することができる。ペダリング力の演算は、米国特許公報２０１０／０２８２００１号に詳細に説明されている。
【００４１】
−第２実施形態−
図８に示すように、第１実施形態のアダプター３３，３５とともに使用される２つの代替的な本体１３４，１３６を例示する。言いかえれば、本体１３４，１３６が、自転車用ペダリング力検知アッセンブリ１４の本体３４，３６の代わりに用いられる。図８においては、歪みセンサ６１，６２，６３，６４の位置が変更されている。具体的には、歪みセンサ６１，６２，６３，６４は、歪み測定方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が、回転軸Ａに対して垂直ではなく（１５度以内の角度で）配置された所定の面に沿って延びるよう、配置されている。さらに、歪みセンサ６１，６２，６３，６４は、歪み測定方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が回転軸Ａを通らないように、配置されている。
【００４２】
本発明の説明のためにいくつかの実施例が選択されたに過ぎず、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱することがない範囲で、種々の変更、変形ができることは、本開示から当業者には明らかであろう。互いと直接的に連結あるいは接触するよう示した部品は、特に指定した場合を除き、それらの間に中間構造体を有することができる。１つの要素の機能は２つによって達成することができ、またその逆の場合も同様である。一の態様の構造および機能を他の態様に適用することもできる。すべての利点が必ずしも同時に特定の態様にもたらされる必要はない。先行技術から区別されるそれぞれの特徴は、それ単独として、あるいは他の特徴と組み合わせとして、そのような特徴により実施される構造的あるいは機能的思想を含む出願人によるさらなる発明の内容として付帯的に考慮されるものとする。このように、前述の本発明にかかる実施例の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって決められる本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４３】
１０  自転車
１２  クランク軸アセンブリ
１４  自転車用ペダリング力検知アッセンブリ
１６  クランク軸
２０，２２  クランクアーム
２４  フレーム
２６  ボトムブラケットハンガー
３１  第１取り付け部材
３２  第２取り付け部材
３３，３５  アダプター
３３ａ，３５ａ  取り付け部
３３ｂ，３５ｂ  環状部
３４，３６  本体
３４ａ，３６ａ  外側部
３４ｂ，３６ｂ  内側部
３４ｃ，３６ｃ  ベアリング挿入開口部
３７  第１歪み検出構造
３８  第２歪み検出構造
４０，４２  ベアリングユニット
５０  制御ユニット
Ｓ１  第１歪みゲージ
Ｓ２  第２歪みゲージ
６１，６２，６３，６４  歪みセンサ
【図１】
0005509250.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005509250.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005509250.tif 000008
【図８】
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