(57)【要約】  低コスト化と耐久性の向上を図るとともに、低消費電力化も図ることができる測定タイミング検出装置を提供する。  第１加速度センサ（３７１ａ）および第２加速度センサ（３７１ｂ）が、クランク軸（１０７）に取り付けたクランク（１０５）に配置され、クランク（１０５）の長手方向と平行な方向の加速度ａ１およびａ２を検出し、推進力演算部（３５１ａ）が、クランク（１０５）が推進力および損失力の測定を行う。測定タイミング決定部（３５１ｂ）が、第１加速度センサ（３７１ａ）の出力値ａ１および第２加速度センサ（３７１ｂ）の出力値ａ２と、１回転内の測定回数である１２回と、に基づいてクランク（１０５）の回転数Ｒを算出し、回転数Ｒと測定回数１２回とケイデンス演算部（３５１ｅ）で算出されたケイデンスとに基づいて推進力演算部（３５１ａ）の次回の測定タイミングを決定する。
2016009540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けたクランクまたは前記クランクと連動して回転する部材に配置され、前記クランクの長手方向と平行な方向の加速度を検出する第１加速度センサおよび第２加速度センサと、
前記クランクが所定の基準位置にあることを検出する基準位置検出部と、
前記クランクの適宜角度位置において所定の測定を行う測定部の次回の測定タイミングを、前記第１加速度センサの出力値および前記第２加速度センサの出力値と、前記基準位置検出部の検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて決定する決定部と、
有することを特徴とする測定タイミング検出装置。
【請求項２】
前記第１加速度センサと前記第２加速度センサとは、前記回転軸から異なる距離に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項３】
前記決定部は、前記基準位置検出部の検出結果から前記クランクの回転数を算出し、前記次回の測定タイミングを前記第１加速度センサの出力値および前記第２加速度センサの出力値と、前記クランクの回転数と、次回の測定角度と、に基づいて決定する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項４】
前記決定部が、前記第１加速度センサの出力値および前記第２加速度センサの出力値と、前記基準位置検出部の検出結果と、前記次回の測定角度と、に基づいて、前記次回の測定タイミングを決定した後から当該次回の測定タイミングまでの間に当該次回の測定タイミングを補正する補正部を有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タイミング検出装置。
【請求項５】
前記決定部は、前記第１加速度センサの複数の出力値および前記第２加速度センサの複数の出力値と、前記基準位置検出部の検出結果と、前記次回の測定角度と、に基づいて前記測定部の前記次回の測定タイミングを決定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タイミング検出装置。
【請求項６】
前記決定部は、前記第１加速度センサの出力値および前記第２加速度センサの出力値に基づいて前記クランクの回転周期を算出し、前記回転周期と前記基準位置検出部の検出結果と前記次回の測定角度とに基づいて前記測定部の次回の測定タイミングを決定することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項７】
前記測定部は、前記クランクが前記ｍ回転を前記ｎ等分（ｍ、ｎは１以上の整数）した角度に対応するタイミングで前記所定の測定を行い、
前記決定部は、前記ｍおよび前記ｎに基づいて前記次回の測定角度を求める、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項８】
前記決定部は、前記基準位置に基づいて前記測定タイミングを検出することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項９】
前記基準位置検出部が、前記クランクの特定の回転角に対応する位置に固定されて配置されている被検出部と、
前記クランクに配置され前記被検出部を検出する検出部と、
を有していることを特徴とする請求項８に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項１０】
前記クランクの短手方向と平行な方向の加速度を検出する第３加速度センサと、
前記検出部が前記被検出部を検出したことを通知する通知部と、
前記第１加速度センサまたは前記第２加速度センサの出力値と前記第３加速度センサの出力値とを前記決定部に取得させるタイミングを指示するタイミング指示部と、を有し、
前記タイミング指示部が、前記通知部が前記被検出部を検出した通知に基づいて前記第１加速度センサまたは前記第２加速度センサの出力値と前記第３加速度センサの出力値とを前記決定部に取得させ、
前記基準位置検出部が、前記決定部が取得した前記第１加速度センサまたは前記第２加速度センサの出力値と前記第３加速度センサの出力値とに基づいて前記基準位置を設定する、
ことを特徴とする請求項９に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項１１】
前記第１加速度センサの出力および前記第２加速度の出力値にフィルタ処理を施すフィルタ部と、
前記フィルタ処理が施された後に角度補正処理を施す遅延角度補正部と、
を有していることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項１２】
回転軸に取り付けたクランクまたは前記クランクと連動して回転する部材に配置され、前記クランクの長手方向と平行な方向の加速度を検出する第１加速度センサの出力値および第２加速度センサの出力値を取得する取得工程と、
前記クランクが所定の基準位置にあることを検出する基準位置検出工程と、
前記クランクの適宜角度位置において所定の測定を行う測定部の次回の測定タイミングを、前記第１加速度センサの出力値および前記第２加速度センサの出力値と、前記基準位置検出工程の検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて決定する決定工程と、
を有することを特徴とする測定タイミング検出方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の測定タイミング検出方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする測定タイミング検出プログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の測定タイミング検出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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を中心として回転するクランクに加わる力を測定するタイミングを検出する測定タイミング検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自転車等の人力機械に装着され、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。【０００３】
また、この種の装置は、所定角度間隔でペダルに加える力を表示することが行われる場合がある。そのためには、クランクの基準位置に対する角度を検出する必要がある。例えば特許文献１には、自転車のフレーム側面に固定された円環状の枠状部材２０の表面に枠状部材２０の中心Ｃを中心として３０°間隔で複数の磁石が配置されている磁石群２１と、チェーンリングに固定されてクランクと共に回転する磁気センサ２２と、から構成されており、磁石群２１の個々の磁石の位置を磁気センサ２２が検出することで角度を検出することが記載されている。【０００４】
また、特許文献２には、角速度センサ１０と、加速度センサ１１，１２によりクランクの回転角度を検出することが記載されている。【０００５】
即ち、特許文献１、２は、クランクの回転角度を検出することでペダルに加わる力を測定する測定タイミングを検出していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０４６４７２号公報
【特許文献２】特開２０１４−８７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された回転角度検出装置の場合、角度の検出精度は高いものの、基準角度とする位置に配置する磁石は磁力の高い磁石を必要とするなど、複数種類の磁石を用いるのでコストアップとなってしまう。【０００８】
また、塵埃、土砂などが多い悪影響下では、枠状部材２０とクランクとの間にはごみなどが侵入しやすい。さらに、磁石を用いているので、砂鉄等が付着しやすくなり耐久性が低いという問題がある。【０００９】
特許文献２に記載されたペダリング状態計測装置は、角速度センサを利用しているため、消費電力が大きくなってしまうという問題がある。角速度センサは一般的に加速度センサと比較して消費電力が大きいことが知られている。自転車等に取り付けられる装置は電源として電池等によるバッテリ駆動となるため低消費電力化が望まれる。【００１０】
そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、低コスト化と耐久性の向上を図るとともに、低消費電力化も図ることができる測定タイミン    グ検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、回転軸に取り付けたクランクまたは前記クランクと連動して回転する部材に配置され、前記クランクの長手方向と平行な方向の加速度を検出する第１加速度センサおよび第２加速度センサと、前記クランクが所定の基準位置にあることを検出する基準位置検出部と、前記クランクの適宜角度位置において所定の測定を行う測定部の次回の測定タイミングを、前記第１加速度センサの出力値および前記第２加速度センサの出力値と、前記基準位置検出部の検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて決定する決定部と、有することを特徴とする測定タイミング検出装置である。【００１２】
請求項１２に記載された発明は、回転軸に取り付けたクランクまたは前記クランクと連動して回転する部材に配置され、前記クランクの長手方向と平行な方向の加速度を検出する第１加速度センサの出力値および第２加速度センサの出力値を取得する取得工程と、前記クランクが所定の基準位置にあることを検出する基準位置検出工程と、前記クランクの適宜角度位置において所定の測定を行う測定部の次回の測定タイミングを、前記第１加速度センサの出力値および前記第２加速度センサの出力値と、前記基準位置検出工程の検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて決定する決定工程と、を有することを特徴とする測定タイミング検出方法である。【００１３】
請求項１３に記載された発明は、請求項１２に記載の測定タイミング検出方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする測定タイミング検出プログラムである。【００１４】
請求項１４に記載された発明は、請求項１３に記載の測定タイミング検出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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる回転角検出装置を有する自転車の全体構成を示す説明図である。
【図２】図１に示されたサイクルコンピュータ及び測定モジュールの位置関係を示した説明図である。
【図３】図１に示されたサイクルコンピュータ及び測定モジュールのブロック構成図である。
【図４】図３に示された加速度センサのクランクへの配置の説明図である。
【図５】クランクが静止しているときの加速度センサが検出する加速度についての説明図である。
【図６】クランクが回転しているときの加速度センサが検出する加速度についての説明図である。
【図７】測定タイミングの決定方法の説明図である。
【図８】加速度センサのオフセットについて説明した表である。
【図９】フレームの角度の説明図である。
【図１０】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１１】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。
【図１２】右側クランクに加わる力と変形の説明図である。
【図１３】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。
【図１４】本発明の第２の実施例にかかるサイクルコンピュータ及び測定モジュールのブロック構成図である。
【図１５】クランクの長手方向の加速度と短手方向の加速度との関係を示した説明図である。
【図１６】クランクの長手方向の加速度および短手方向の加速度とクランクの回転角との関係を示したグラフである。
【図１７】本発明の第５の実施例にかかるサイクルコンピュータ及び測定モジュールのブロック構成図である。
【図１８】図１７に示されたＬＰＦを施す前後の加速度センサの出力を示したグラフである。
【図１９】本発明の第６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２０】図１９に示されたクランクを示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態にかかる回転角検出装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる回転角検出装置は、第１加速度センサおよび第２加速度センサが、回転軸に取り付けたクランクまたは前記クランクと連動して回転する部材に配置されてクランクの長手方向と平行な方向の加速度を検出し、基準位置検出部が、クランクが所定の基準位置にあることを検出する。そして、決定部がクランクの適宜角度位置において所定の測定を行う測定部の次回の測定タイミングを、第１加速度センサの出力値および第２加速度センサの出力値と、基準位置検出部の検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて決定する。このようにすることにより、加速度センサのクランクの長手方向（検出軸方向）の遠心力の加速度成分を算出することができる。そのため、その遠心力の加速度成分と次回の測定角度に基づいて次回の測定タイミング（次回の測定タイミングまでの時間）を算出することができる。また、基準位置に基づいて次回の測定タイミングを決定するので、加速度センサの特性や電源電圧変動等により発生する測定タイミングのオフセット分を加味することができ、測定タイミングを精度良く算出することができる。また、磁石を用いないので、低コスト化が図れ、ごみや砂鉄などの影響を受けないことから、耐久性を向上させることができる。また、角速度センサを利用しないので、低消費電力化を図ることもできる。
【００１７】
また、第１加速度センサと前記第２加速度センサとは、回転軸から異なる距離に配置されていてもよい。このようにすることにより、片側のクランクに第１加速度センサと第２加速度センサとを配置して次回の測定タイミングを決定することができる。
【００１８】
また、決定部は、基準位置検出部の検出結果からクランクの回転数を算出し、次回の測定タイミングを第１加速度センサの出力値および第２加速度センサの出力値と、クランクの回転数と、次回の測定角度と、に基づいて決定してもよい。このようにすることにより、クランクの回転数に基づいて測定タイミングの決定をすることができ、測定タイミングを精度良く算出することができる。
【００１９】
また、決定部は、第１加速度センサの出力値および第２加速度センサの出力値と、前記基準位置検出部の検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて、次回の測定タイミングを決定した後から当該次回の測定タイミングまでの間に当該測定タイミングを補正する補正部を有してもよい。このようにすることにより、一度決定した測定タイミングが加速度の変化などによって変動した場合に補正することができ、測定タイミングの決定精度を高くすることができる。
【００２０】
また、決定部は、第１加速度センサの複数の出力値および第２加速度センサの複数の出力値と、前記基準位置検出部の検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて測定部の次回の測定タイミングを決定してもよい。このようにすることにより、第１加速度センサの出力値と第２加速度センサの出力値とを複数用いて、例えばそれらの平均値を使用することができる。したがって、瞬間の出力値のみで決定する場合と比較して加速度センサの出力に重畳するノイズ等の影響を受けにくくすることができる。
【００２１】
また、決定部は、第１加速度センサの出力値および第２加速度センサの出力値に基づいてクランクの回転周期を算出し、回転周期と基準位置検出部の検出結果と次回の測定角度とに基づいて測定部の次回の測定タイミングを決定してもよい。このようにすることにより、例えば１周に３０°ごとで測定する場合は、クランクの回転周期と３０°から、次の測定までの時間を算出することができる。したがって、次回の測定タイミングを検出することができる。
【００２２】
また、測定部は、クランクがｍ回転をｎ等分（ｍ、ｎは１以上の整数）した角度に対応するタイミングで所定の測定を行い、決定部は、ｍおよびｎに基づいて次回の測定角度を求めてもよい。このようにすることにより、例えば３０°ごとなど等間隔に測定することができる。
【００２３】
また、決定部は、基準位置に基づいて測定タイミングを検出してもよい。このようにすることにより、測定タイミングを検出するための基準を設定することができる。
【００２４】
また、基準位置検出部が、クランクの特定の回転角に対応する位置に固定されて配置されている被検出部と、クランクに配置され被検出部を検出する検出部と、を有してもよい。このようにすることにより、例えばクランクに磁気センサを設け、自転車のフレームに磁石を設けることで、フレームの位置を基準位置とすることができる。
【００２５】
また、クランクの短手方向と平行な方向の加速度を検出する第３加速度センサと、検出部が被検出部を検出したことを通知する通知部と、前記第１加速度センサまたは前記第２加速度センサと、第１加速度センサまたは第２加速度センサの出力値と第３加速度センサの出力値とを決定部に取得させるタイミングを指示するタイミング指示部と、を有する。そして、タイミング指示部が、通知部が被検出部を検出した通知に基づいて第１加速度センサまたは第２加速度センサの出力値と第３加速度センサの出力値とを決定部に取得させ、基準位置検出部が、決定部が取得した第１加速度センサまたは第２加速度センサの出力値と、第３加速度センサの出力値と、に基づいて基準位置を設定してもよい。このようにすることにより、被検出部が検出されたクランクに加わる重力加速度に基づいて被検出部が設けられた位置の鉛直方向に対する角度を算出することができる。したがって、自転車のフレームの鉛直方向の角度を調査したり、分度器等で測定する必要が無くなる。
【００２６】
また、第１加速度センサの出力および第２加速度の出力値にフィルタ処理を施すフィルタ部と、フィルタ処理が施された後に角度補正処理を施す遅延角度補正部と、を有してもよい。このようにすることにより、振動などにより重力加速度やクランクに加わる遠心力の加速度以外の加速度成分を取り除くことができ、次回の測定タイミングの検出精度を良くすることができる。また、遅延角度補正部によって、フィルタ処理によって発生する遅延を補正することができる。
【００２７】
また、本発明の一実施形態にかかる回転角検出方法は、取得工程で、回転軸に取り付けたクランクまたはクランクと連動して回転する部材に配置された第１加速度センサおよび第２加速度センサからクランクの長手方向と平行な方向の加速度を取得し、基準位置検出工程で、クランクが所定の基準位置にあることを検出する。そして、決定工程で、クランクの適宜角度位置において所定の測定を行う測定部の次回の測定タイミングを、第１加速度センサの出力値および第２加速度センサの出力値と、基準位置検出工程での検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて決定する。このようにすることにより、加速度センサのクランクの長手方向（検出軸方向）の遠心力の加速度成分を算出することができる。そのため、その遠心力の加速度成分と次回の測定角度に基づいて次回の測定タイミング（次回の測定タイミングまでの時間）を算出することができる。また、基準位置に基づいて次回の測定タイミングを決定するので、加速度センサの特性や電源電圧変動等により発生する測定タイミングのオフセット分を加味することができ、測定タイミングを精度良く算出することができる。また、磁石を用いないので、低コスト化が図れ、ごみや砂鉄などの影響を受けないことから、耐久性を向上させることができる。また、角速度センサを利用しないので、低消費電力化を図ることもできる。
【００２８】
また、上述した回転角検出方法をコンピュータにより実行させる回転角検出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、加速度センサのクランクの長手方向（検出軸方向）の遠心力の加速度成分を算出することができる。そのため、その遠心力の加速度成分と次回の測定角度に基づいて次回の測定タイミング（次回の測定タイミングまでの時間）を算出することができる。また、基準位置に基づいて次回の測定タイミングを決定するので、加速度センサの特性や電源電圧変動等により発生する測定タイミングのオフセット分を加味することができ、測定タイミングを精度良く算出することができる。また、磁石を用いないので、低コスト化が図れ、ごみや砂鉄などの影響を受けないことから、耐久性を向上させることができる。また、角速度センサを利用しないので、低消費電力化を図ることもできる。
【００２９】
また、上述した回転角検出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。
【実施例１】
【００３０】
本発明の第１の実施例にかかる回転角検出装置を有する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１３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。【００３１】
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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。【００３７】
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、図４および図１０参照）から構成されている。【００３８】
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。即ち、クランク１０５の回転軸となる。【００３９】
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。【００４０】
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。【００４１】
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。【００４２】
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。【００４３】
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。【００４４】
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。【００４５】
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。【００４６】
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。【００４７】
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、を有している（図２も参照）。【００４８】
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。【００４９】
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、クランク１０５の角度ごとの推進力や損失力、効率等である。【００５０】
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。【００５１】
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。【００５２】
また、サイクルコンピュータ２０１は、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。【００５３】
測定モジュール３０１は、例えばクランク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１０参照）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。また、測定モジュール３０１は、後述する加速度センサ３７１を用いて、推進力や損失力の測定タイミングも検出する。即ち、推進力や損失力の検出（算出）が本実施例にかかる所定の測定となる。【００５４】
また、測定モジュール３０１は、自転車１のフレーム３に設けられた磁石５０３の接近を検出する磁気センサ３７３を有している（図３参照）。磁気センサ３７３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３７３がＯＮになるということは、磁石５０３が存在する位置にクランク１０５も存在することとなる。したがって、この磁気センサ３７３の出力から、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。即ち、測定モジュール３０１は、ケイデンスセンサの機能も合わせて有している。【００５５】
図３は、サイクルコンピュータ２０１及び測定モジュール３０１のブロック図である。【００５６】
まず、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、測定モジュール制御部３５１、測定モジュール記憶部３５３、パワーセンサ３６８、加速度センサ３７１及び磁気センサ３７３を有している。【００５７】
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や、加速度センサ３７１の出力情報から算出（検出）した測定タイミングに基づいて算出したクランク１０５の回転角や、磁気センサ３７３の出力に基づいて算出したケイデンス等を、サイクルコンピュータ無線受信部２０９に送信している。【００５８】
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、推進力演算部３５１ａと、測定タイミング決定部３５１ｂと、基準角度検出部３５１ｃと、送信データ作成部３５１ｄと、ケイデンス演算部３５１ｅと、を有している。【００５９】
推進力演算部３５１ａは、パワーセンサ３６８が出力するひずみ情報から推進力及び損失力を算出する。推進力及び損失力の算出方法は後述する。【００６０】
測定タイミング決定部３５１ｂは、加速度センサ３７１の出力値と、ｍ周当たりの測定回数ｎから次回の測定タイミングを算出（決定）し、ひずみ情報を取得するタイミング等を制御している。測定タイミングの算出方法は後述する。なお、本実施例ではｍ＝１、ｎ＝１２で以下の説明をする。また、測定タイミング決定部３５１ｂは、所定のサンプリング周期（所定時間間隔）で加速度センサ３７１の出力値を取得し、後述する出力値保管部３５７に保管する。また、所定のサンプリング周期は測定タイミングの間隔よりも短い時間である。【００６１】
基準角度検出部３５１ｃは、クランク１０５の位置が基準位置にあるか否かを検出する。基準位置は、磁気センサ３７３がＯＮになった旨の情報信号の出力を受けることで検出される。【００６２】
送信データ作成部３５１ｄは、推進力演算部３５１ａで算出された推進力及び損失力や測定タイミング決定部３５１ｂで算出された次回の測定タイミングと基準位置とから算出されたクランク１０５の回転角や、ケイデンス演算部３５１ｅで算出されたケイデンスから送信データを作成して、測定モジュール無線送信部３０９に出力する。【００６３】
ケイデンス演算部３５１ｅは、磁気センサ３７３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。ケイデンス演算部３５１ｅは、自身の持つカウンタの値を参照する。そして、そのカウンタ値からケイデンスを算出する。具体的には、カウンタのカウント数（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３７３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。なお、カウンタは外部にタイマ等として持っていてもよい。また、ケイデンス演算部３５１ｅは、上記以外の方法でケイデンスを求めてもよい。要するに、磁気センサ３７３がＯＮとなる間隔から求められれば他の方法でもよい。【００６４】
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。測定モジュール記憶部３５３は、前記した情報の他に、基準角度保管部３５５及び出力値保管部３５７も記憶されている。【００６５】
基準角度保管部３５５は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリで構成され、磁石５０３が設けられているフレーム３の鉛直方向に対する角度を保管している。このフレーム３の鉛直方向に対する角度は、予めフレーム３の設計図や仕様等を参照するかあるいは分度器等を用いて実際に測定した値等を記憶させる。【００６６】
出力値保管部３５７は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）で構成され、第１加速度センサ３７１ａの複数の出力値と第２加速度センサ３７１ｂの複数の出力値とを記憶する。例えば、前の測定タイミング算出時から現在（測定タイミング算出時）までなど２以上のサンプリング周期で取得した出力値が保管されていればよい。【００６７】
磁気センサ３７３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３７３がＯＮとなると、磁気センサ３７３はその旨の情報信号を測定モジュール制御部３５１に出力する。【００６８】
加速度センサ３７１は、クランク１０５に接着されて、一体化される。加速度センサ３７１は、静電容量型やピエゾ抵抗型等周知の方式を適宜選択すればよい。加速度センサ３７１は、第１加速度センサ３７１ａ、第２加速度センサ３７１ｂから構成されている。【００６９】
図４に、本実施例における加速度センサ３７１のクランク１０５への配置の例を示す。加速度センサ３７１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。なお、本実施例では、加速度センサ３７１はクランク１０５の内面１１９に接着した例で説明するが、外面１２０や上面１１７あるいは下面１１８に接着してあってもよいし、クランク１０５内部に設けられていてもよい。【００７０】
第１加速度センサ３７１ａと第２加速度センサ３７１ｂ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、クランク軸１０７の中心から異なる距離に設けられている。図４の例では、第１加速度センサ３７１ａの方が第２加速度センサ３７１ｂよりもクランク軸１０７の中心に近い位置に設けられている。また、第１加速度センサ３７１ａと第２加速度センサ３７１ｂは、クランク１０５の長手方向に対して平行な方向が検出方向となっている。また、第１加速度センサ３７１ａと第２加速度センサ３７１ｂは、図４に示したように一直線上に設けられていなくてもよい。【００７１】
加速度センサ３７１の検出結果（出力）は、測定モジュール制御部３５１に出力される。この際に、図示しないＡ／Ｄコンバータによって、アナログ情報からデジタル情報に変換してもよい。【００７２】
ここで、図４に示したように設けられた加速度センサ３７１を用いて、測定タイミング決定部３５１ｂで次回の測定タイミングを検出する方法について、図５乃至図９を参照して説明する。図５は、クランク１０５が静止しているときの加速度センサ３７１が検出する加速度についての説明図である。図５の長手方向とは、クランク１０５の長手方向であり、矢印の先端に向かう方向がクランク軸１０７からペダルクランク軸１１５に向かう方向を示している。また、図５の場合、鉛直方向からずれた位置に静止している状態である。【００７３】
図５の場合、クランク１０５は静止しているので、遠心力は加わらず、加速度センサ３７１には重力加速度のみが検出される（図５（ａ））。但し、加速度センサ３７１は、検出方向がクランク１０５の長手方向と平行な方向であるので、実際には、重力加速度の長手方向の成分が検出される（図５（ｂ））。重力加速度の長手方向の成分は以下の（１）式により表される。なお、第１加速度センサ３７１ａと第２加速度センサ３７１ｂとは同じ値が検出される。
【数１】
2016009540.tif 000003
【００７４】
次に、クランク１０５が回転すると図６に示したようになる。ここで、第１加速度センサ３７１ａはクランク軸１０７の中心からｒ１の距離、第２加速度センサ３７１ｂはクランク軸１０７の中心からｒ２の距離にそれぞれ設けられているとする。また、ｒ１＜ｒ２とする。【００７５】
クランク１０５が回転すると、重力加速度とともにクランク１０５の長手方向（クランク軸１０７からペダルクランク軸１１５に向かう方向、即ち、クランク１０５の回転の法線方向）に遠心力が発生するため、遠心力の加速度も加わる。遠心力の加速度は、回転中心（クランク軸１０７の中心）から離れるにしたがって大きくなる。また、第１加速度センサ３７１ａには、重力加速度と遠心力の加速度とを加算した加速度（瞬間加速度）が加わり、第２加速度センサ３７１ｂには、重力加速度と遠心力の加速度とを加算した加速度（瞬間加速度）が加わる。加速度センサ３７１は、上述したように、検出方向がクランク１０５の長手方向と平行な方向であるので、実際には、瞬間加速度の長手方向の成分が検出される。【００７６】
図６の場合において、回転時の角速度をωとすると、第１加速度センサ３７１ａの遠心力の加速度は以下の（２）式、第２加速度センサ３７１ｂの遠心力の加速度は以下の（３）式によりそれぞれ表される。
【数２】
2016009540.tif 000004
【数３】
2016009540.tif 000005
【００７７】
そして、第１加速度センサ３７１ａの瞬間加速度は以下の（４）式、第２加速度センサ３７１ｂの瞬間加速度は以下の（５）式によりそれぞれ表される。
【数４】
2016009540.tif 000006
【数５】
2016009540.tif 000007
【００７８】
したがって、第１加速度センサ３７１ａの検出値（出力値）は以下の（６）式、第２加速度センサ３７１ｂの検出値（出力値）は以下の（７）式によりそれぞれ表される。
【数６】
2016009540.tif 000008
【数７】
2016009540.tif 000009
【００７９】
ここで、ａ２−ａ１とすると、重力の加速度成分がキャンセルできる。即ち、（２）式、（３）式および（６）式、（７）式により以下の（８）式が導かれる。
【数８】
2016009540.tif 000010
【００８０】
（８）式を変形すると、第２加速度センサ３７１ｂにおけるクランク１０５が回転している際の遠心力の加速度が以下の（９）式により表される。
【数９】
2016009540.tif 000011
【００８１】
ここで、クランク１０５の回転数をＲ［ｒｐｍ］とすると、（３）式は（１０）式で表される。
【数１０】
2016009540.tif 000012
【００８２】
したがって、回転数Ｒは、以下の（１１）式で表される。
【数１１】
2016009540.tif 000013
【００８３】
（１１）式は、（９）式を代入すると以下の（１２）式で表される。
【数１２】
2016009540.tif 000014
【００８４】
（１２）式を展開すると以下の（１３）式となる。
【数１３】
2016009540.tif 000015
【００８５】
（１３）式のａ２−ａ１以外の部分は定数であるので、定数のみの算出結果をＫとすると、（１３）式は以下の（１４）式として表すことができる。定数Ｋは、その値を予め測定モジュール制御部３５１内の不揮発性のメモリ等に記憶して、回転数Ｒの算出時に読み出せばよい。即ち、回転数Ｒは、測定タイミング決定部３５１ｂにより、第２加速度センサ３７１ｂの出力値から第１加速度センサ３７１ａの出力値を減算した値に定数Ｋを乗じてその結果の平方根により算出される。
【数１４】
2016009540.tif 000016
【００８６】
（１４）式で算出された回転数Ｒからクランク１０５の１周当たりの時間（回転周期）が算出できる。例えば回転数Ｒが９０［ｒｐｍ］の場合、１周は０．６６６７秒となる。そして、１周の３０°ごとに推進力や損失力を測定する場合、１周を１２等分するので（ｍ＝１、ｎ＝１２）、ある測定タイミングから次回の測定タイミングまでの時間は０．０５５６秒（５５．６ミリ秒）となる。したがって、例えば次回の測定角度を３０°とすれば、３０°ごとの測定タイミングの時間を算出し、その時間を次回の測定タイミングを示す時間として測定タイミング決定部３５１ｂが有する不図示のタイマにセットすることで、次回の測定タイミングを検出することができる。この次回の測定角度は、毎回算出する必要はない。本実施例のようにｍ周（回転）をｎ等分する場合は、ｍ／ｎにより予め求めることができる。【００８７】
上述した方法は、クランク１０５が等速回転する場合はよいが、自転車１の場合、運転者がペダル１０３に加える力は変動することが多いため、必ずしも等速回転するとは限らない。そこで、タイマに設定した次回の測定タイミングを示す時間を、その時間の手前で補正する。【００８８】
図７に一例を示す。図７は１周の３０°ごとに測定タイミングが設定される。図７の星印は基準位置である。そして基準位置直後の３か所の測定タイミング（ａ）、（ｂ）、（ｃ）について、（ａ）が９０ｒｐｍ、（ｂ）が９１ｒｐｍ、（ｃ）が９２ｒｐｍであったとする。【００８９】
まず、（ａ）の時点で９０ｒｐｍであるので、その回転周期と測定回数からタイマを５５．５ミリ秒に設定してスタートさせる。そして、（ｂ）の手前、つまり５５．５ミリ秒経過する手前で、回転数Ｒを算出する。算出した結果が例えば９１ｒｐｍであった場合その回転周期と測定回数から５４．９ミリ秒にタイマを補正する。すると、（ｂ）の時間が０．６ミリ秒短縮するように補正され、補正された時間経過後にタイマがタイムアウトすると測定タイミング決定部３５１ｂが推進力演算部３５１ａに推進力と損失力の演算を行わせ、送信データ作成部３５１ｄと、測定モジュール無線送信部３０９と、を介して推進力や損失力等がサイクルコンピュータ２０１に送信される。【００９０】
（ｂ）では、推進力演算部３５１ａに推進力と損失力の演算等を行わせるとともに、次回の測定タイミングとして５４．９ミリ秒をタイマに設定してスタートさせる。そして、（ｃ）の手前、つまり５４．９ミリ秒経過する手前で、回転数Ｒを算出する。算出した結果が例えば９２ｒｐｍであった場合その回転周期と測定回数から５４．３ミリ秒にタイマを補正する。すると、（ｃ）の時間が０．６ミリ秒短縮するように補正され、補正された時間経過後にタイマがタイムアウトすると測定タイミング決定部３５１ｂが推進力演算部３５１ａに推進力と損失力の演算を行わせ、送信データ作成部３５１ｄと、測定モジュール無線送信部３０９と、を介して推進力や損失力等がサイクルコンピュータ２０１に送信される。以降、これを繰り返す。【００９１】
ここで、タイマを補正する時期は、例えばタイマに設定された時間の９５％程度の時期に行っている。例えば、５５．５ミリ秒でタイマを設定した場合、５２．７ミリ秒経過時に補正処理を行う。この補正をする時期が遅すぎると補正が間に合わなくなる可能性がある。勿論９５％に限らず適宜変更してもよい。即ち、第１加速度センサ３７１ａの出力値ａ１および第２加速度センサ３７１ｂの出力値ａ２と、測定回数ｎと、に基づいて、次回の測定タイミングを決定した後から当該次回の測定タイミングまでの間に当該次回の測定タイミングを補正している。【００９２】
なお、回転数Ｒを算出するために使用する第１加速度センサ３７１ａの出力値ａ１と第２加速度センサ３７１ｂの出力値ａ２とは、測定タイミングを算出する際に取得する１つに限らず複数用いてもよい。例えば、図７において、（ｂ）の手前で補正する際に（ａ）よりも更に前の測定タイミングである（ｌ）から補正の直前までにサンプリングした第１加速度センサ３７１ａの出力値と第２加速度センサ３７１ｂの出力値とを用いてもよい。これらの複数の出力値は、例えば平均を算出して用いることができる。このようにすることにより、加速度センサ３７１の出力にノイズ等が含まれていてもその影響を少なくすることができる。なお、複数の出力値を用いる際は、測定タイミングよりも短い所定時間間隔で出力値を出力値保管部３５７に保管する必要があるが、加速度センサ３７１の出力値をメモリ等に保管するだけであり、上記式のような演算処理等はタイマがタイムアウトした際しか行わないので消費電力は少ない。【００９３】
但し、第１加速度センサ３７１ａの複数の出力値ａ１と第２加速度センサ３７１ｂの複数の出力値ａ２とを用いる期間が長すぎると回転数Ｒの変動が検出されにくくなるため、例えば測定タイミングで１〜２区間程度前の時間内に取得された出力値を用いればよい。勿論１〜２区間に限らず、適宜変更してもよい。【００９４】
ところで、上述した（１４）式による回転数Ｒは、加速度センサ３７１の温度特性等の特性のばらつきや電源電圧の変動等によって実際の回転数に対して誤差を生じることがある。そこで、測定タイミング決定部３５１ｂは、ケイデンス演算部３５１ｅで磁石５０３の検出間隔から算出されたケイデンスを用いて補正をする。この動作について図８を参照して説明する。【００９５】
図８は、クランク１０５が２回転する際の各測定タイミングにおけるケイデンス（回転数）を示した表である。表のａ〜ｌは、図７のａ、ｂ、ｃ、ｌに対応し、ｄ〜ｋは図７のｃ以降反時計回りに順次測定タイミング（３０°ごと）に付した符号である。【００９６】
図８の１回転目の列は、加速度センサ３７１によるケイデンス、即ち、上述した（１４）式により算出された回転数Ｒと、ケイデンス演算部３５１ｅで算出されたケイデンス、即ち、磁石５０３の検出間隔から算出された回転数である。加速度センサ３７１によるケイデンスは、各測定タイミングにおいて算出された回転数Ｒと、それらの平均値がＡＶＧとして記載している。ケイデンス演算部３５１ｅで算出されたケイデンスは、１回転に１回算出されるのでＡＶＧの行に記載している。【００９７】
ケイデンス演算部３５１ｅで算出されたケイデンスは磁石５０３の検出間隔から算出された回転数であるので、上述した（１４）式により算出された回転数Ｒよりも精度が高い。したがって、図８の２回転目の列に記載したように、１回転目の加速度センサ３７１によるケイデンスの平均値とケイデンス演算部３５１ｅで算出されたケイデンスの差分をとって、その差分をオフセットとして次の回転の各測定タイミングにおいて算出された回転数Ｒに反映させる。図８の２回転目の列は、加速度センサ３７１によるケイデンス、即ち、上述した（１４）式により算出された回転数Ｒと、オフセットを加味した加速度センサ３７１によるケイデンス、即ち補正後の回転数と、を示している。図８の例では、オフセットを減算しているが、勿論加算する場合もあり得る。即ち、測定タイミングは、第１加速度センサ３７１ａの出力値および第２加速度センサ３７１ｂの出力値と、ケイデンス演算部３５１ｅが算出したケイデンス（クランク１０５の回転数）と、３０°ごと（次回の測定角度）と、に基づいて決定している。【００９８】
なお、オフセットを算出するのは毎回転に限らず、初回のみ算出して、以降はその算出値を利用するようにしてもよいし、複数回転に１回算出するようにしてもよい。【００９９】
ケイデンス演算部３５１ｅは、上述したように磁石５０３の検出間隔から１回転に１回ケイデンスを算出する。ケイデンス演算部３５１ｅがケイデンスを算出するのは、磁気センサ３７３がＯＮとなった旨の情報信号の出力を受けた際であるので、磁気センサ３７３がＯＮとなる位置、つまり、磁石５０３の位置が基準位置となり、基準位置検出時に上述したオフセットを算出し加減算を行う。なお、上述した（１４）式により算出される回転数Ｒの平均値は、各測定タイミングで算出された値を測定モジュール記憶部３５３に記憶しておき、基準位置検出のタイミングで算出するようにしてもよいし、各測定タイミングでそれまでの平均値を順次算出するようにしてもよい。【０１００】
また、次回の測定タイミングを検出していくため、図７に示したような起点となる角度として基準位置を用いる。磁石５０３は上述したようにフレーム３に設けられているので、図９に示したように、磁石５０３が設けられているフレーム３の鉛直方向に対する角度θ0を基準位置とする。【０１０１】
この基準位置の角度θ0は、例えばフレーム３の設計図や仕様を参照あるいは事前に分度器等で測定することによって予め基準角度保管部３５５に保管する。そして、磁気センサ３７３が磁石５０３を検出する度に基準角度検出部３５１ｃが基準位置を検出したとして測定タイミング決定部３５１ｂに通知し、測定タイミング決定部３５１ｂは、基準角度検出部３５１ｃからの通知を受けて上述した方法により次回の測定タイミングを検出する。【０１０２】
即ち、磁石５０３が被検出部、磁気センサ３７３が検出部として機能し、基準角度検出部３５１ｃ、測定タイミング決定部３５１ｂ、基準角度保管部３５５が基準位置検出部として機能する。【０１０３】
なお、基準位置は、必ずしもクランク１０５の先端が真上を向いたときを０°とした場合に３０°ごととなる測定タイミングに合った角度とは限らない。したがって、基準位置の次回の測定タイミングは、例えば３０°に相当する時間ではなく、直近の３０°ごとの角度に相当する角度までの時間を設定する。例えば、図７の基準位置が２５０°であった場合、次の３０°ごとの角度である２７０°までの差分である２０°分の回転に要する時間を回転数Ｒから算出する。そして、２７０°以降は３０°ごとの角度に相当する角度までの時間を設定する。【０１０４】
また、クランク１０５の回転角は、基準位置の角度と測定タイミングの角度も予め判明しているので、それらから算出することができる。例えば図７の場合、基準位置が２５０°であるとすると、測定タイミングの角度は３０°ごとであるので、（ａ）は２７０°、（ｂ）は３００°、（ｃ）は３３０°と算出される。【０１０５】
以上の説明から明らかなように、測定モジュール制御部３５１（測定タイミング決定部３５１ｂ、基準角度検出部３５１ｃ、送信データ作成部３５１ｄ、ケイデンス演算部３５１ｅ）と、測定モジュール記憶部３５３（基準角度保管部３５５、出力値保管部３５７）と、加速度センサ３７１（第１加速度センサ３７１ａ、第２加速度センサ３７１ｂ）と、磁気センサ３７３と、磁石５０３と、で本実施例にかかる測定タイミング検出装置３１０を構成している。【０１０６】
即ち、測定タイミング決定部３５１ｂ（決定部）が、クランク１０５が１回転（１周）する間に１２回所定の測定を行う推進力演算部３５１ａの次回の測定タイミングを、第１加速度センサ３７１ａの出力値ａ１および第２加速度センサ３７１ｂの出力値ａ１と、基準位置から算出された回転数と、１２回と、に基づいて決定している。ここで、１回転に１２回から、次の測定角度である３０°ごとの角度に達したことを検出することができる。つまり、本実施例は所定の角度の検出を時間に換算して測定タイミングとして検出している。【０１０７】
なお、本実施例では、磁気センサ３７３と磁石５０３とを検出部と被検出部として用いたが、それに限らず、光センサやメカニカルセンサなどクランク１０５とフレーム３とに設置可能で、クランク１０５の１回転を検出可能なセンサ等であればよい。【０１０８】
パワーセンサ３６８は、ひずみゲージ３６９と、測定モジュールひずみ検出回路３６５と、を有している。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（図１０等参照）。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。【０１０９】
図１０に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置の例を示す。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。【０１１０】
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。【０１１１】
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１０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１０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。【０１１２】
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１０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。【０１１３】
また、図１０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。【０１１４】
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、図示しないＡ／Ｄコンバータによって、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制御部３５１の推進力演算部３５１ａに出力される。【０１１５】
測定モジュールひずみ検出回路３６５の例を図１１に示す。測定モジュールひずみ検出回路３６５は、２つのブリッジ回路である第１検出回路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。【０１１６】
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。【０１１７】
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。【０１１８】
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。【０１１９】
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。【０１２０】
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。【０１２１】
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。【０１２２】
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。【０１２３】
図１２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。【０１２４】
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。【０１２５】
曲げ変形ｘは、図１２（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１２（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。【０１２６】
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１２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。【０１２７】
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。【０１２８】
ここで、図１０のように配置され、図１１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。【０１２９】
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。【０１３０】
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。【０１３１】
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。【０１３２】
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１２（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１２（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。【０１３３】
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。【０１３４】
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。【０１３５】
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。【０１３６】
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。【０１３７】
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１２（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１２（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。【０１３８】
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。【０１３９】
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、推進力演算部３５１ａが、推進力Ｆｔは次の（１５）式により、損失力Ｆｒは次の（１６）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、（１５）式及び（１６）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。
【数１５】
2016009540.tif 000017
【数１６】
2016009540.tif 000018
【０１４０】
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（１７）〜（２０）式からなる連立方程式により算出される値である。
【数１７】
2016009540.tif 000019
【数１８】
2016009540.tif 000020
【数１９】
2016009540.tif 000021
【数２０】
2016009540.tif 000022
【０１４１】
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。【０１４２】
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（１５）式に代入することで推進力Ｆｔが算出できる。【０１４３】
また、（１５）式ではＢ出力を用いてＡ出力の補正をしている。（１６）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。【０１４４】
なお、ひずみゲージ３６９の配置やブリッジ回路の構成は図１０や図１１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。【０１４５】
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無線受信部２０９、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。【０１４６】
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が、測定モジュール３０１から送信されたクランク１０５の回転角に基づいて、例えばクランク１０５の回転角が３０°毎の推進力Ｆｔと損失力Ｆｒをベクトル表示することができる。また、他の方法としては、例えば、グラフ表示、色分け表示、記号の表示、３次元表示等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。【０１４７】
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。【０１４８】
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から送信される送信データ（推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒとクランク１０５の回転角とケイデンス）を受信する。【０１４９】
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、ＲＡＭ及びＲＯＭを有している。ＲＯＭ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。【０１５０】
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、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。【０１５１】
次に、測定モジュール３０１及びサイクルコンピュータ２０１の処理を図１３を参照して説明する。図１３の処理は測定モジュール制御部３５１やサイクルコンピュータ制御部制御部２５１が内蔵するＣＰＵで動作するソフトウェア（コンピュータプログラム）により実行されてもよいし、ハードウェアで実行されてもよい。まず、測定モジュール３０１の処理を図１３（ａ）に示す。ステップＳＴ１１において、測定タイミングを検出する。即ち、上述した方法により第１加速度センサ３７１ａ、第２加速度センサ３７１ｂで検出された値を取得する。そして、回転数Ｒを算出して、回転数Ｒから次回の測定タイミングまでの時間を算出しタイマに設定し、補正を行ってタイマがタイムアウトした時点が測定タイミング検出となる。また、本ステップにおいて、上述した補正部に相当する補正も行う。即ち、ステップＳＴ１１が、取得工程、出力工程として機能する。【０１５２】
次に、ステップＳＴ１３において、測定モジュールひずみ検出回路３６５を駆動する。つまり、図１１に示したようなブリッジ回路に電源電圧を印加してひずみゲージ３６９による測定が可能な状態とする。【０１５３】
次に、ステップＳＴ１５において、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）に基づいて推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒを算出する。【０１５４】
次に、ステップＳＴ１７において、送信データ作成部３５１ｄ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と回転角とケイデンスとを送信データとして送信する。送信された推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒと回転角とケイデンスとは、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。なお、ケイデンスは、毎回送信する必要はなく１回転に１度送信すればよいので、本実施例の場合は１２回に１回送信すればよい。【０１５５】
図１３（ａ）の測定タイミング検出処理についての詳細を図１３（ｂ）に示す。基本的には上述した説明のとおりであるが、フローチャートにまとめて示す。まず、ステップＳＴ３１において、基準位置を検出したか否かを判断し、検出した場合（ＹＥＳの場合）はステップＳＴ３２に進み、検出しない場合（ＮＯの場合）は本ステップで待機する。【０１５６】
次に、ステップＳＴ３２において、第１加速度センサ３７１ａの出力値と第２加速度センサ３７１ｂの出力値に基づいて上述した（１４）式から回転数Ｒを算出する。【０１５７】
次に、ステップＳＴ３３において、ステップＳＴ３２で算出した回転数Ｒから１回転の周期を算出し、その周期からタイマ設定値を算出して設定し、タイマをスタートさせる。【０１５８】
次に、ステップＳＴ３４において、ステップＳＴ３３で設定したタイマの設定時間手前で回転数Ｒを算出する。【０１５９】
次に、ステップＳＴ３５において、タイマの補正が必要か否かを判断し、必要な場合（ＹＥＳの場合）はステップＳＴ３６に進み、不要な場合（ＮＯの場合）はステップＳＴ３７に進む。本ステップでは、ステップＳＴ３４で算出した回転数Ｒから１回転の周期を算出し、その周期からタイマ設定値を算出し、その値がタイマにステップＳＴ３３で設定した値と異なる場合は補正が必要と判断する。【０１６０】
次に、ステップＳＴ３６において、タイマ設定値を補正する。即ち、ステップＳＴ３５で算出したタイマ設定値に基づく値をタイマに設定する。【０１６１】
次に、ステップＳＴ３７において、基準位置を検出したか否かを判断し、検出した場合（ＹＥＳの場合）はステップＳＴ３８に進み、検出しない場合（ＮＯの場合）はステップＳＴ３９に進む。本ステップは、上述した基準位置でオフセット演算を行うか否かを判断している。基準位置は、測定タイミングの間ある場合が多いので、タイマがタイムアウトする前に行っている。勿論基準位置が測定タイミングと同時となる場合（例えば基準位置が３０°ごとの角度となっている場合）は、後述するステップＳＴ３９で行ってもよい。【０１６２】
次に、ステップＳＴ３８において、ケイデンス演算部３５１ｅで算出されたケイデンス（回転数）と各測定タイミングで算出された回転数Ｒの平均値からオフセットを算出し、そのオフセットに基づく演算（加減算）を行う。【０１６３】
次に、ステップＳＴ３９において、タイマがタイムアウトしたか否かを判断し、タイムアウトした場合（ＹＥＳの場合）はステップＳＴ３３に戻るとともに、図１３（ａ）のステップＳＴ１３以降の動作を行う。一方、タイムアウトしない場合（ＮＯの場合）はステップＳＴ３７に戻る。【０１６４】
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１３（ｃ）の処理を行う。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、回転角またはケイデンス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、回転角またはケイデンス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。【０１６５】
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に回転角ごとの推進力Ｆｔと損失力Ｆｒや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、推進力Ｆｔと損失力Ｆｒをクランク１０５の回転角ごとにベクトル表示したり、ケイデンス値を数値として表示したりする。【０１６６】
例えば、クランク１０５の所定の回転角（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。【０１６７】
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記憶部２５３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。【０１６８】
本実施例によれば、第１加速度センサ３７１ａおよび第２加速度センサ３７１ｂが、クランク軸１０７に取り付けたクランク１０５に配置され、クランク１０５の長手方向と平行な方向の加速度ａ１およびａ２を検出し、推進力演算部３５１ａが、クランク１０５が１回転する間に１２回推進力および損失力の測定を行う。そして、測定タイミング決定部３５１ｂが、第１加速度センサ３７１ａの出力値ａ１および第２加速度センサ３７１ｂの出力値ａ２と、クランク１０５が基準位置にあることを磁気センサ３７３が検出する周期から算出されたケイデンスと、１回転内の測定回数である１２回と、に基づいてクランク１０５の回転数Ｒを算出し、回転数Ｒと測定回数１２回とに基づいて推進力演算部３５１ａの次回の測定タイミングを決定する。このようにすることにより、加速度センサ３７１のクランクの長手方向（検出軸方向）の遠心力の加速度成分を算出することができる。そのため、その遠心力の加速度成分に基づいて回転数Ｒを算出することができ、回転数Ｒから回転周期を算出して１回当たりの測定間隔、つまり、次回の測定タイミングまでの時間を算出することができる。また、基準位置に基づいて算出されたケイデンスから次回の測定タイミングを決定するので、加速度センサ３７１の特性や電源電圧変動等により発生する測定タイミングのオフセット分を加味することができ、測定タイミングを精度良く算出することができる。また、したがって、角度の検出自体に磁石を用いないので、低コスト化が図れ、ごみや砂鉄などの影響を受けないことから、耐久性を向上させることができる。また、角速度センサを利用しないので、低消費電力化を図ることもできる。【０１６９】
また、角速度センサを利用しないので、低消費電力化を図ることもできる。角速度センサ、例えばジャイロセンサは、振動子などを常時振動させなければならないので加速度センサに比べて一般的に消費電力が大きい。したがって、本実施例のように、加速度センサ３７１のみで回転角を検出することで、消費電力を低減させて、バッテリ等の駆動時間を延ばすことができる。【０１７０】
また、検出した回転角が３０°ごとの角度の場合に、パワーセンサ３６８を動作させているので、パワーセンサ３６８の動作期間を制限することができ、消費電力をさらに削減することができる。【０１７１】
また、測定タイミング決定部３５１ｂは、第１加速度センサ３７１ａの出力値ａ１および第２加速度センサ３７１ｂの出力値ａ２と、クランク１０５が基準位置にあることを磁気センサ３７３が検出する周期から算出されたケイデンスと、測定回数１２回と、に基づいて、決定した次回の測定タイミングの手前で、推進力演算部３５１ａの当該測定タイミングを補正している。このようにすることにより、一度決定した測定タイミングが回転数Ｒの変化などによって変動した場合に補正することができ、測定タイミングの決定精度を高くすることができる。【０１７２】
また、測定タイミング決定部３５１ｂは、第１加速度センサ３７１ａの複数の出力値ａ１および第２加速度センサ３７１ｂの複数の出力値ａ２と、クランク１０５が基準位置にあることを磁気センサ３７３が検出する周期から算出されたケイデンスと、測定回数１２回と、に基づいて推進力演算部３５１ａの次回の測定タイミングを決定している。このようにすることにより、第１加速度センサ３７１ａの出力値ａ１と第２加速度センサ３７１ｂの出力値ａ２とを複数用いて、それらの平均値を用いることができる。したがって、瞬間の出力値のみで決定する場合と比較して加速度センサ３７１の出力値に重畳するノイズ等の影響を受けにくくすることができる。【０１７３】
また、クランク１０５の回転角度の基準位置を設定する基準位置検出部が、フレーム３に固定されて配置されている磁石５０３と、クランク１０５に配置され磁石５０３を検出する磁気センサ３７３と、を有して構成されている。このようにすることにより、ケイデンス演算部３５１ｅが磁石５０３の検出間隔に基づいてケイデンスを算出することができる。また、測定タイミングを検出する基準を設定することができる。また、フレーム３の位置を基準位置とすることができる。【０１７４】
なお、上述した実施例では片側のクランク１０５に第１加速度センサ３７１ａと第２加速度センサ３７１ｂとが配置されていたが、両側のクランク１０５、つまり、クランク１０５Ｒとクランク１０５Ｌとに１つずつ加速度センサが配置されていてもよい。この場合、各加速度センサのクランク軸１０７からの距離の絶対値は同じであってもよい。そして、クランク軸１０７からの距離は、一方のクランクにおける距離を正数で表し、他方のクランクにおける距離を負数で表せばよい。また、距離を負数で表した側の加速度センサの測定値ａ（ａ１やａ２）は負数（−１）を掛けて表せばよい。【０１７５】
また、上述した実施例ではクランク１０５が１回転（１周）を１２等分した角度であったが、１回転に限らず、２回転を１２等分など複数回転を等分した角度であってもよい。また、上述した実施例では、測定タイミングが等間隔であったが、等間隔でなくてもよい。第１加速度センサ３７１ａの出力値ａ１と第２加速度センサ３７１ｂの出力値ａ２と次回の測定角度が判明していればそれから次回の測定タイミングを決定することができる。
【実施例２】
【０１７６】
次に、本発明の第２の実施例にかかる回転角検出装置を図１４乃至図１６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。【０１７７】
第１の実施例では、磁石５０３の設けられたフレーム３の鉛直方向に対する角度は予めフレームの設計図や仕様を参照するかあるいは分度器等を用いて実際に測定する必要があるが、本実施例では、それらを必要とせずにフレーム３の鉛直方向に対する角度を測定する点が異なる。【０１７８】
本実施例の構成を図１４に示す。図１４は、図３に対して、第３加速度センサ３７１ｃと、ＬＥＤ３７４と、設定部３７５と、が追加されている。【０１７９】
第３加速度センサ３７１ｃは、第１加速度センサ３７１ａ、第２加速度センサ３７１ｂとは異なり、クランク１０５の短手方向に対して平行な方向（クランク１０５回転の接線方向）が検出方向となっている。また、第３加速度センサ３７１ｃは、個別のセンサではなく、第１加速度センサ３７１ａ、第２加速度センサ３７１ｂのいずれか一方を２軸加速度センサとしてもよい。【０１８０】
ＬＥＤ３７４は、磁気センサ３７３がＯＮになった旨の情報信号によって発光する発光ダイオードである。即ち、ＬＥＤ３７４は、磁気センサ３７３（検出部）が磁石５０３（被検出部）を検出したことを通知する通知部として機能する。なお、通知部としてはＬＥＤ３７４のような表示による通知に限らずブザー等音による通知であってもよい。【０１８１】
設定部３７５は、例えば押しボタン等で構成され、ユーザがＬＥＤ３７４の点灯に合わせて操作することができるようになっている。設定部３７５は、第１加速度センサ３７１ａまたは第２加速度センサ３７１ｂの出力値と第３加速度センサ３７１ｃの出力値とを測定タイミング決定部３５１ｂに取得させるタイミングを指示するタイミング指示部として機能する。【０１８２】
加速度センサ３７１が、本実施例のように配置されると、第１加速度センサ３７１ａと第２加速度センサ３７１ｂとは、クランク１０５の長手方向の加速度を検出し、第３加速度センサ３７１ｃは、クランク１０５の短手方向の加速度を検出する。図１５は、重力加速度Ｇの場合の例である。図１４に示したように、第１加速度センサ３７１ａまたは第２加速度センサ３７１ｂによって長手方向の加速度成分が検出され、第３加速度センサ３７１ｃによって短手方向の加速度成分を検出することができる。【０１８３】
これらの加速度の出力値とクランク１０５の回転角との関係は図１６に示したグラフのようになる。このグラフから短手方向の加速度は、０°≦θ＜１８０°が正の値をなり、１８０°≦θ＜３６０°が負の値となる。したがって、長手方向の加速度と短手方向の加速度との両方の加速度を参照することによって、フレーム３の角度を検出することができる。【０１８４】
具体的には、クランク１０５をフレーム３と平行になる位置まで回転移動させると、磁気センサ３７３が磁石５０３を検出する。すると磁気センサ３７３がＯＮになった旨の情報信号を出力し、ＬＥＤ３７４が発光するので、その位置にクランク１０５を静止させ、設定部３７５を操作する。測定タイミング決定部３５１ｂは、設定部３７５が操作された際の重力加速度を取得しクランク角度、即ちフレーム３の角度を求める、そして、求めたフレーム３の角度を基準角度保管部３５５に保管する。【０１８５】
即ち、設定部３７５が、ＬＥＤ３７４（通知部）が磁石５０３（被検出部）を検出した通知に基づいて第１加速度センサ３７１ａまたは第２加速度センサ３７１ｂの出力値と第３加速度センサ３７１ｃの出力値とを測定タイミング決定部３５１ｂに取得させている。そして、測定タイミング決定部３５１ｂ（基準位置検出部）が、取得した第１加速度センサ３７１ａまたは第２加速度センサ３７１ｂの出力値と、第３加速度センサ３７１ｃの出力値と、に基づいて基準位置を設定している。【０１８６】
本実施例によれば、クランク１０５の短手方向と平行な方向の加速度を検出する第３加速度センサ３７１ｃと、磁気センサ３７３が磁石５０３を検出したことを通知するＬＥＤ３７４と、第１加速度センサ３７１ａまたは第２加速度センサ３７１ｂの出力値と第３加速度センサ３７１ｃの出力値とを取得するタイミングを指示する設定部３７５と、を有する。そして、設定部３７５が、ＬＥＤ３７４が磁石５０３を検出した通知に基づいて第１加速度センサ３７１ａまたは第２加速度センサ３７１ｂの出力値と第３加速度センサ３７１ｃの出力値との取得を指示し、測定タイミング決定部３５１ｂが、第１加速度センサ３７１ａまたは第２加速度センサ３７１ｂの出力値と、第３加速度センサ３７１ｃの出力値と、に基づいて基準位置を設定している。このようにすることにより、磁石５０３が検出されたクランク１０５に加わる重力加速度に基づいて当該位置の鉛直方向に対する角度を算出することができる。したがって、自転車１のフレーム３の鉛直方向の角度を調査したり、分度器等で測定する必要が無くなる。【０１８７】
なお、第２の実施例では、通知部やタイミング指示部は測定モジュール３０１に設けられていたが、別に設けてもよい。例えばサイクルコンピュータ２０１のサイクルコンピュータ表示部２０３やサイクルコンピュータ操作部２０５が兼ねるようにしてもよい。
【実施例３】
【０１８８】
次に、本発明の第３の実施例にかかる回転角検出装置を図１７及び図１８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。【０１８９】
本実施例では、図１７に示したように、加速度センサ３７１の出力にローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を施し、さらに、ローパスフィルタ処理によって遅延した分を測定タイミング決定部３５１ｂ２で補正する。即ち、ＬＰＦ３７２がフィルタ部として機能する。【０１９０】
自転車など回転角検出装置が設けられる車両は外部から様々な振動が加わるため、加速度センサ３７１は、重力加速度や遠心力の加速度成分以外の加速度成分が出力値に含まれることが多い。したがって、加速度センサ３７１の出力に対して、ＬＰＦ３７２でＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタやＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタなどデジタルフィルタによるローパスフィルタ処理を施すことで加速度センサ３７１の出力に含まれる振動などのノイズ成分を除去する。勿論、デジタルフィルタでなくアナログフィルタであってもよい。【０１９１】
デジタルフィルタを施された出力値は、図１８に示すように、デジタルフィルタの特性によって、一定サンプル数分の遅延した値が出力されるため、測定タイミングから最終的に算出されるクランク１０５の回転角を補正する必要がある。そこで、測定タイミング決定部３５１ｂ２では、後述する（２３）式に示すような演算を行って回転角の補正を行う。即ち、測定タイミング決定部３５１ｂ２が遅延角度補正部として機能する。【０１９２】
例えば、ｎタップのＦＩＲフィルタ、サンプリング周波数ｆｓ［Ｈｚ］で、クランク軸１０７中心からｒ［ｍ］の遠心力の加速度をａ遠［ｍ／ｓｅｃ2］とした場合、ｎ／（２×ｆｓ）［ｓｅｃ］前のクランク１０５の回転角を算出することとなる。【０１９３】
また、遠心力の加速度ａ遠は角速度をωとすると（２１）式により表され、角速度ωは（２２）式により表される。
【数２１】
2016009540.tif 000023
【数２２】
2016009540.tif 000024
【０１９４】
したがって、算出された回転角に（２３）式だけ進めるように補正すればよい。
【数２３】
2016009540.tif 000025
【０１９５】
なお、遠心力の加速度ａ遠は、例えば第２加速度センサ３７１ｂの場合、第１の実施例に示した（９）式により算出することができる。勿論第１加速度センサ３７１ａから求めてもよい。その場合も同様にして（７）式−（６）式から求めることができる。【０１９６】
あるいは、クランク１０５が１回転のうちのいずれの半回転にあるかの判定において、半回転間の時間を測定することで、回転加速度を算出し、その値から補正用の遠心力の加速度を求めるようにしてもよい。そして、半回転間は前の半回転の時間から算出された遠心力の加速度を用いる。【０１９７】
本実施例によれば、第１加速度および第２加速度にフィルタ処理を施すＬＰＦ３７２と、フィルタ処理が施された後に角度補正処理を施す測定タイミング決定部３５１ｂ２と、を有している。このようにすることにより、振動などにより重力加速度やクランク１０５に加わる遠心力の加速度以外の加速度成分を取り除くことができ、次回の測定タイミングの推測精度を良くすることができる。また、測定タイミング決定部３５１ｂ２によって、フィルタ処理によって発生する遅延を補正することができる。
【実施例４】
【０１９８】
次に、本発明の第４の実施例にかかる回転角検出装置を図１９および図２０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。【０１９９】
本実施例では、クランク１０５以外にクランク１０５の長手方向の加速度を検出することによって、クランク１０５の回転角を検出することができる部品について説明する。【０２００】
図１９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２０は、図１９に示されたクランク１０５Ａを示した平面図である。【０２０１】
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。【０２０２】
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クランク軸装着孔１１５ａが形成されたクランクアーム７８と、を有している。クランク１０５Ａは、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であって、クランクと連動して回転する部材に相当する。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。【０２０３】
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。【０２０４】
なお、図１９や図２０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。【０２０５】
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に加速度センサを設けることで、第１の実施例に示したのと同様に次に測定タイミングを算出し、タイマ補正やオフセット演算をすることができる。加速度センサは、１つをスパイダーアーム７７に配置し、もう１つをクランクアーム７８に配置してもいし、２つともスパイダーアーム７７に配置してもよい。但し、第１の実施例に示したように、２つの加速度センサの検出軸はクランクアーム７８の長手方向と平行な方向であって、かつ、右または左の同じ側に設ける場合は、２つの加速度センサのクランク軸中心からの距離が異なる必要がある。【０２０６】
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）に加速度センサを配置してもよい。要するに、回転軸に取り付けたクランクまたはクランクと連動して回転する部材であって、クランクの長手方向の加速度を検出可能な部材であれば適用可能である。ここで、連動とは、クランクと同じ回転軸でクランクと同じ回転速度で回転するという意味である。【０２０７】
本実施例によれば、スパイダーアーム７７に加速度センサを少なくとも１つ配置し、その加速度センサの出力値と、他のスパイダーアーム７７またはクランクアーム７８に配置された加速度センサの出力値と、ｍ周当たりの測定回数ｎと、に基づいて、次回の測定タイミングを算出する。このようにすることにより、クランクアーム７８以外の部品に加速度センサを配置してもクランクアーム７８の回転角を求めることができ、加速度センサの配置の自由度が増す。【０２０８】
なお、上述した４つの実施例では、測定モジュール３０１で測定した推進力及び損失力や回転角は、サイクルコンピュータ２０１のサイクルコンピュータ表示部２０３にリアルタイムに表示させていたが、それに限らない。例えば、測定モジュール３０１からメモリカード等の記録媒体に出力し、後にパーソナルコンピュータ等でメモリカードに記録された情報を読み出して時系列にクランク１０５の回転角ごと推進力及び損失力の表示するようにしてもよい。【０２０９】
また、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（クランクアーム７８）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。【０２１０】
また、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）や加速度センサ３７１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。【０２１１】
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タイミング検出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。
【符号の説明】
【０２１２】
１        自転車
３        フレーム
７７      スパイダーアーム（クランクと連動して回転する部材）
１０５    クランク
１０７    クランク軸（回転軸）
３１０    測定タイミング検出装置
３５１    測定モジュール制御部
３５１ａ  推進力演算部（測定部）
３５１ｂ  測定タイミング決定部（決定部、補正部、基準位置検出部、遅延角度補正部）
３５１ｃ  基準角度検出部（基準位置検出部）
３５１ｅ  ケイデンス演算部（決定部）
３５３    測定モジュール記憶部
３５５    基準角度保管部（基準位置検出部）
３７１ａ  第１加速度センサ
３７１ｂ  第２加速度センサ
３７１ｃ  第３加速度センサ
３７２    ＬＰＦ（フィルタ部）
３７３    磁気センサ（検出部）
３７４    ＬＥＤ（通知部）
３７５    設定部（タイミング指示部）
５０３    磁石（被検出部）
ａ１      第１加速度センサの出力値
ａ２      第２加速度センサの出力値
ＳＴ１１  回転角検出（取得工程、出力工程、第１補正工程）
【図１】
2016009540.tif 000026
【図２】
2016009540.tif 000027
【図３】
2016009540.tif 000028
【図４】
2016009540.tif 000029
【図５】
2016009540.tif 000030
【図６】
2016009540.tif 000031
【図７】
2016009540.tif 000032
【図８】
2016009540.tif 000033
【図９】
2016009540.tif 000034
【図１０】
2016009540.tif 000035
【図１１】
2016009540.tif 000036
【図１２】
2016009540.tif 000037
【図１３】
2016009540.tif 000038
【図１４】
2016009540.tif 000039
【図１５】
2016009540.tif 000040
【図１６】
2016009540.tif 000041
【図１７】
2016009540.tif 000042
【図１８】
2016009540.tif 000043
【図１９】
2016009540.tif 000044
【図２０】
2016009540.tif 000045
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月11日(2017.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
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、クランク又は前記クランクと連動して回転する部材の前記クランクの回転軸からそれぞれ異なる距離に配置され、前記クランクの長手方向と平行な方向の加速度を検出する第１加速度センサ及び第２加速度センサと、前記クランクが所定の基準位置にあることを検出する基準位置検出部と、前記クランクの適宜角度位置において所定の測定を行う測定部の次回の測定タイミングを、前記第１加速度センサの出力値及び前記第２加速度センサの出力値と、前記基準位置検出部の検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて決定する決定部と、を有することを特徴とする測定タイミング検出装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項１１に記載された発明は、クランク又は前記クランクと連動して回転する部材の前記クランクの回転軸からそれぞれ異なる距離に配置された前記クランクの長手方向と平行な方向の加速度を検出する第１加速度センサの出力値及び第２加速度センサの出力値を取得する取得工程と、前記クランクが所定の基準位置にあることを検出する基準位置検出工程と、前記クランクの適宜角度位置において所定の測定を行う測定部の次回の測定タイミングを、前記第１加速度センサの出力値及び前記第２加速度センサの出力値と、前記基準位置検出工程の検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて決定する決定工程と、を含むことを特徴とする測定タイミング検出方法である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク又は前記クランクと連動して回転する部材の前記クランクの回転軸からそれぞれ異なる距離に配置され、前記クランクの長手方向と平行な方向の加速度を検出する第１加速度センサ及び第２加速度センサと、
前記クランクが所定の基準位置にあることを検出する基準位置検出部と、
前記クランクの適宜角度位置において所定の測定を行う測定部の次回の測定タイミングを、前記第１加速度センサの出力値及び前記第２加速度センサの出力値と、前記基準位置検出部の検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて決定する決定部と、
を有することを特徴とする測定タイミング検出装置。
【請求項２】
前記決定部は、前記基準位置検出部の検出結果から前記クランクの回転数を算出し、前記次回の測定タイミングを前記第１加速度センサの出力値および前記第２加速度センサの出力値と、前記クランクの回転数と、次回の測定角度と、に基づいて決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項３】
前記決定部が、前記第１加速度センサの出力値および前記第２加速度センサの出力値と、前記基準位置検出部の検出結果と、前記次回の測定角度と、に基づいて、前記次回の測定タイミングを決定した後から当該次回の測定タイミングまでの間に当該次回の測定タイミングを補正する補正部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項４】
前記決定部は、前記第１加速度センサの複数の出力値および前記第２加速度センサの複数の出力値と、前記基準位置検出部の検出結果と、前記次回の測定角度と、に基づいて前記測定部の前記次回の測定タイミングを決定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タイミング検出装置。
【請求項５】
前記決定部は、前記第１加速度センサの出力値および前記第２加速度センサの出力値に基づいて前記クランクの回転周期を算出し、前記回転周期と前記基準位置検出部の検出結果と前記次回の測定角度とに基づいて前記測定部の次回の測定タイミングを決定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タイミング検出装置。
【請求項６】
前記測定部は、前記クランクが前記ｍ回転を前記ｎ等分（ｍ、ｎは１以上の整数）した角度に対応するタイミングで前記所定の測定を行い、
前記決定部は、前記ｍおよび前記ｎに基づいて前記次回の測定角度を求める、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項７】
前記決定部は、前記基準位置に基づいて前記測定タイミングを検出することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項８】
前記基準位置検出部が、前記クランクの特定の回転角に対応する位置に固定されて配置されている被検出部と、
前記クランクに配置され前記被検出部を検出する検出部と、
を有していることを特徴とする請求項７に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項９】
前記クランクの短手方向と平行な方向の加速度を検出する第３加速度センサと、
前記検出部が前記被検出部を検出したことを通知する通知部と、
前記第１加速度センサまたは前記第２加速度センサの出力値と前記第３加速度センサの出力値とを前記決定部に取得させるタイミングを指示するタイミング指示部と、を有し、
前記タイミング指示部が、前記通知部が前記被検出部を検出した通知に基づいて前記第１加速度センサまたは前記第２加速度センサの出力値と前記第３加速度センサの出力値とを前記決定部に取得させ、
前記基準位置検出部が、前記決定部が取得した前記第１加速度センサまたは前記第２加速度センサの出力値と前記第３加速度センサの出力値とに基づいて前記基準位置を設定する、
ことを特徴とする請求項８に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項１０】
前記第１加速度センサの出力および前記第２加速度の出力値にフィルタ処理を施すフィルタ部と、
前記フィルタ処理が施された後に角度補正処理を施す遅延角度補正部と、
を有していることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の測定タイミング検出装置。
【請求項１１】
クランク又は前記クランクと連動して回転する部材の前記クランクの回転軸からそれぞれ異なる距離に配置された前記クランクの長手方向と平行な方向の加速度を検出する第１加速度センサの出力値及び第２加速度センサの出力値を取得する取得工程と、
前記クランクが所定の基準位置にあることを検出する基準位置検出工程と、
前記クランクの適宜角度位置において所定の測定を行う測定部の次回の測定タイミングを、前記第１加速度センサの出力値及び前記第２加速度センサの出力値と、前記基準位置検出工程の検出結果と、次回の測定角度と、に基づいて決定する決定工程と、
を含むことを特徴とする測定タイミング検出方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の測定タイミング検出方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする測定タイミング検出プログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の測定タイミング検出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。
【国際調査報告】
2016009540.tif 000046
2016009540.tif 000047