(57)【要約】      （修正有）【課題】自転車のボトムブラケット組立体に設置された力測定装置を提供する。【解決手段】自転車用の力測定装置１００は、ボトムブラケットシェル４５とスピンドルの間に配置された外側管状壁２１と内側管状壁２２を有するスリーブシェル２と、内側管状壁２２に配置され、スピンドルに及ぼす踏む力に対応して移動する移動可能領域３２７を有するリング本体３２と、センサ作動区域３１３を画定し、外側管状壁２１を貫通するように半径方向に延在するセンサ保持ユニット３１と、センサ作動区域３１３に配置されるセンサ３３、および移動する動きによって位置をずらすことが可能な磁性部材３３２であり、この磁性部材３３２によって生成される磁場が変わることで、踏む力の大きさを表す信号を発する磁性部材３３２を含むホール検出ユニット３３とを含む。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
自転車（４）のボトムブラケット組立体に設置されるように適合された力測定装置であって、該ボトムブラケット組立体が、該自転車（４）のシートチューブ（４１）、ダウンチューブ（４２）およびチェーンステイ（４４）に接続され、右側シェル部分（４６）を有するボトムブラケットシェル（４５）と、クランクセット（４３）およびチェーンホイール（４７）が接続され、第１スピンドル軸を中心として該ボトムブラケットシェル（４５）に対して回転可能に設置され、該右側シェル部分によって空間を空けて囲まれた右側スピンドル部分を有するスピンドル（４６）と、該スピンドル（４６）と前記ボトムブラケットシェル（４５）の間に配置された減摩材担持ユニット（４０）とを含んでおり、前記力測定装置が、
前記スピンドル（４６）と前記ボトムブラケットシェル（４５）の間に挿入されるように構成されたスリーブシェル（２）であって、半径方向に互いから離間されることで周辺の隙間（２０）を形成し、前記右側シェル部分および前記減摩材担持ユニット（４０）それぞれと当接して係合するように適合された外側管状壁（２１）および内側管状壁（２２）を有するスリーブシェル（２）と、
前記内側管状壁（２２）に接するように配置され、それと共に動くことが可能なリング本体（３２）であって、前記外側管状壁（２１）に向き合いそこから離間された外側リング面（３２０）を有しており、該外側リング面（３２０）が、前記スピンドル（４６）に及ぼされる踏む力（Ｆ１）に対応して移動する動きをするように構成された移動可能領域（３２７）を有するリング本体（３２）と、
該移動可能領域（３２７）に向き合うセンサ作動区域（３１３）を画定し、前記外側管状壁（２１）を貫通するように半径方向に延在するセンサ保持ユニット（３１）と、
該センサ作動区域（３１３）に配置され、前記外側管状壁（２１）に対して動かないように保持されるセンサ（３３１）と、
前記移動可能領域（３２７）の移動する動きによって位置がずれるように配置される磁性部材（３３２）を含むホール検出ユニット（３３）であって、
該磁性部材（３３２）が、前記センサ（３３１）から所定の距離だけ離間されることで、移動する動きによって該磁性部材（３３２）の位置がずれたとき、それにより生成される磁場が変わることで踏む力（Ｆ１）の大きさを表す信号を発するホール検出ユニット（３３）を備えることを特徴とする力測定装置。
【請求項２】
力を伝達する取り付け台（３４）が、前記移動可能領域（３２７）に配置され、前記センサ作動区域（３１３）に向かって半径方向に延在しており、前記磁性部材（３３２）を中に設置することができるように構成されていることをさらに特徴とする、請求項１に記載の力測定装置。
【請求項３】
前記センサ保持ユニット（３１）が、前記移動可能領域（３２７）と前記外側管状壁（２１）の一方から半径方向に延在して、前記センサ作動区域（３１３）を協同して画定する２本のアーム（３１１）を含むことを特徴とする、請求項２に記載の力測定装置。
【請求項４】
前記アーム（３１１）が、前方方向に互いから離間されており、前記移動可能領域（３２７）に配置され、協同するように前記力を伝達する取り付け台（３４）の側面に位置する下方アーム部分（３１２）をそれぞれ有することを特徴とする、請求項３に記載の力測定装置。
【請求項５】
前記外側管状壁（２１）が、円周方向に延在し前方および後方仕切り面（２１１１）において終端している仕切り部分（２１１）を有し、前記センサ保持ユニット（３１）が該仕切り部分（２１１）に嵌合することで、前記アーム（３１１）が、該前方および後方仕切り面（２１１１）に当接して係合することで、前記移動可能領域（３２７）が移動する動きをする際に前記センサ（３３１）を前記外側管状壁（２１）に対して確実に動かないようにすることを特徴とする、請求項４に記載の力測定装置。
【請求項６】
前記スリーブシェル（２）が、前記外側管状壁（２１）および内側管状壁（２２）を相互につなぐように配置された管状の接続壁（２３）と、該管状の接続壁（２３）と前記外側管状壁（２１）の一方を貫通するように形成されることで、前記周辺の隙間（２０）と空間連通する一組のスロット（２４）を有しており、このスロット（２４）が、前記スピンドル軸を中心として角度を付けて延在することでその剛性を弱め、移動する動きをし易くすることを特徴とする、請求項４に記載の力測定装置。
【請求項７】
前記リング本体（３２）が、前記内側管状壁（２２）と一体式に形成され、前記アーム（３１１）が、前記スピンドル軸の方向に互いから離間されることを特徴とする、請求項３に記載の力測定装置。
【請求項８】
前記センサ保持ユニット（３１）が、軸方向に延在して前記アーム（３１１）と結合することで、前記アーム（３１１）と協同して前記センサ作動区域（３１３）を画定する当接壁（３１５）を有しており、前記力を伝達する取り付け台（３４）が、
前記磁性部材（３３２）を中に設置できるように構成され、前記センサ作動区域（３１３）に配置された可動式の搬送台（３４１）と、
前記移動可能領域（３２７）と該可動式搬送台（３４１）の間に配置され、移動する動きを伝達することで前記可動式搬送台（３４１）を前記当接壁（３１５）に向けて推し進めるように構成された力伝達部材（３４２）を有することを特徴とする、請求項７に記載の力測定装置。
【請求項９】
前記センサ（３３１）が、前方方向に前記可動式搬送台（３４１）から離間されており、前記可動式搬送台（３４１）が、前記力伝達部材（３４２）に対して当接することで移動する動きによって推し進められる押される端部（３４３）と、前記当接壁（３１５）に対して当接することで移動する動きの推進作用を打ち消す付勢作用を提供する付勢端部（３４４）を有することを特徴とする、請求項８に記載の力測定装置。
【請求項１０】
前記力伝達部材（３４２）がボールの形態であり、前記付勢端部（３４４）が、前記可動式搬送台（３４１）と一体式に形成され半径方向に折れるつまみの形態であることを特徴とする、請求項９に記載の力測定装置。
【請求項１１】
前記力伝達部材（３４２）がコイルばねであり、前記付勢端部（３４４）が、前記当接壁（３１５）に対して当接することで、移動する動きの推進作用を打ち消す付勢作用を提供するコイルばねの形態であることを特徴とする、請求項９に記載の力測定装置。
【請求項１２】
前記外側管状壁（２１）と内側管状壁（２２）が互いにスプライン係合しており、前記力測定装置がさらに、前記外側管状壁（２１）と内側管状壁（２２）を相互につなぐように複数の合い釘（２５）を配置することで、それらの間に軸方向の移動が生じるのを阻止することを特徴とする、請求項９に記載の力測定装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年７月１３日に提出された台湾特許出願第１００２１２８３８号の優先権を主張する。
【０００２】
本考案は、力測定装置に関し、より詳細には自転車のボトムブラケットに設置するように適合された力測定装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に自転車に乗る人がサイクリング中に及ぼす踏む力によって、自転車のフレームの変形が生じる、すなわち２つの構造部品が互いに対してずれることになる。特定の測定装置を利用してこのような変位を測定することで、自転車のチェーンが自転車に及ぼす力の大きさを計算する。このような測定データを集めて、その後分析し記録することができる。従来の自転車のチェーンの力を測定する装置は典型的には、後輪の軸に設置されるが、これは後輪の軸に生じるたわみが、自転車のチェーンに存在する張力の最適な測定値であるためであり、これは例えばＷＯ０３／０７３０５７Ａ１、ＷＯ０１／３０６４３Ａ１およびＵＳ７，８１４，８００Ｂ２に開示されている。しかしながら踏む力は、クランクアームからチェーンホイールおよびチェーンを介して後輪軸に伝達されるため、測定される後輪軸のたわみは正確に踏む力を表していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】台湾特許出願第１００２１２８３８号
【特許文献２】ＷＯ０３／０７３０５７Ａ１
【特許文献３】ＷＯ０１／３０６４３Ａ１
【特許文献４】ＵＳ７，８１４，８００Ｂ２
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案の目的は、自転車のボトムブラケット組立体に設置されるように適合された力測定装置を提供することより、自転車のクランク軸に及ぼされる力を正確に測定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案によると、力測定装置は、ボトムブラケット組立体のスピンドルとボトムブラケットシェルの間に挿入されるように構成されたスリーブシェルを含む。スリーブシェルは、半径方向に互いから離間されることで周辺の隙間を形成する外壁と内側の管状の壁を有しており、これらの壁は、ボトムブラケットシェルと減摩材担持ユニットにそれぞれ当接して係合している。リング本体が内側の管状の壁に接するように配置され、それと共に動くことが可能であり、このリング本体は、外側管状壁に向き合い、そこから離間された外側リング面を有する。外側リング面は、スピンドルに及ぼされる踏む力に対応して移動する動きをするように構成された移動可能な領域を有する。センサ保持ユニットが、この移動可能領域に向き合うセンサ作動区域を画定し、このユニットは、半径方向に外側管状壁を貫通するように延在している。ホール検出ユニットは、センサ作動区域に配置され、外側管状壁に対して動かないように保持されたセンサと、移動可能領域の移動する動きによって位置がずれるように配置された磁性部材を含んでおり、この磁性部材は、センサから所定の距離だけ離間されることで、移動する動きによって磁性部材の位置がずれる際に、これにより生成される磁場が変わることで踏む力の大きさを表す信号を発する。
【０００７】
本考案の他の特徴および利点は、添付の図面を参照することで、以下の本考案の好ましい実施形態の詳細な記載から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本考案の力測定装置が組み込まれた自転車の概略側面図である。
【図２】自転車のボトムブラケット組立体に組み込まれた力測定装置の第１の実施形態の拡大斜視図である。
【図３】第１の実施形態の分解組立斜視図である。
【図４】別の角度からの第１の実施形態の分解組立斜視図である。
【図５】第１の実施形態の一部が切断された斜視図である。
【図６】本考案による力測定装置の第２の実施形態の斜視図である。
【図７】第２の実施形態の分解組立斜視図である。
【図８】第２の実施形態の一部が切断された斜視図である。
【図９】本考案による力測定装置の第３の実施形態の斜視図である。
【図１０】第３の実施形態の分解組立斜視図である。
【図１１】第３の実施形態の一部が切断された斜視図である。
【図１２】本考案による力測定装置の第４の実施形態の斜視図である。
【図１３】第４の実施形態の分解組立斜視図である。
【図１４】第４の好ましい実施形態の別の一部が切断された斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
本考案をより詳細に記載する前に、同様の参照番号は、本明細書を通して同様の要素を表すのに使用されていることに留意されたい。
【００１０】
図１、図２および図５を参照すると、本考案による力測定装置の第１の実施形態は、自転車４のボトムブラケット組立体に設置されるように適合されている。ボトムブラケット組立体は、自転車４のシートチューブ４１と、ダウンチューブ４２と、チェーンステイ４４に接続され、右側シェル部分を有するボトムブラケットシェル４５を含んでいる。クランクセット４３およびチェーンホイール４７が接続されたスピンドル４６が、スピンドル軸を中心としてボトムブラケットシェル４５に対して回転可能に設置されることで、踏む力（Ｆ１）をチェーン４９によって後輪軸４８に伝達し自転車４を前方方向に動かす。スピンドル４６は、ボトムブラケットシェル４５の右側シェル部分によって空間を空けて囲まれた右側スピンドル部分を有する。減摩材担持ユニット４０が、スピンドル４６とボトムブラケットシェル４５の間に配置される。踏む力（Ｆ１）が加えられてスピンドル４６ならびにチェーンホイール４７およびチェーン４９を動かすことで自転車４を前方に動かす際、踏む力（Ｆ１）と反対方向の逆向きの力（Ｆ２）が生成されて、スピンドル４６をボトムブラケットシェル４５に対してわずかに移動させる。このような動きは、本考案の力測定装置１００によって検出され測定される。
【００１１】
図２から図５を参照すると、スリーブシェル２と、リング本体３２と、センサ保持ユニット３１と、力を伝達する取り付け台３４と、ホール検出ユニット３３を備える第１の実施形態の力測定装置が示されている。
【００１２】
スリーブシェル２は、スピンドル４６とボトムブラケットシェル４５の間に挿入されるように構成されており、外側と内側の管状の壁２１、２２を有しており、これらの壁は半径方向に互いから離間されることで周辺の隙間２０を形成し、右側シェル部分および減摩材担持ユニット４０それぞれと当接して係合している。スリーブシェル２は、外側と内側の管状の壁２１、２２の左端部を相互に接続するように配置された管状の接続壁２３と、この管状の壁２３の中を通るように形成されることで周辺の隙間２０と空間連通する一組のスロット２４を有しており、このスロットが、スピンドル軸を中心として角度を付けて延在することでその剛性を均一に弱める。
【００１３】
リング本体３２は、内側管状壁２２の右端部２２１にスリーブ嵌合することで、踏む力（Ｆ１）がスピンドル４６に及ぼされる際、内側管状壁２２と一緒に動くことが可能であり、外側管状壁２１に向き合いそこから離間された外側リング面３２０を有しており、この外側リング面３２０は、踏む力（Ｆ１）に対応して移動する動きをするように構成された移動領域３２７を有する。
【００１４】
センサ保持ユニット３１は、リング本体３２と一体式に形成され、移動可能領域３２７に配置された下方アーム部分３１２をそれぞれ有する２本のアーム３１１を含んでおり、このアーム３１１は、移動可能領域３２７から外側管状壁２１を貫通するように半径方向および上向きに延在しており、前方方向に互いから離間されることで、移動可能領域３２７に向き合うセンサ作動区域３１３を画定する。
【００１５】
本実施形態において、外側管状壁２１は、円周方向に延在し前方および後方仕切り面２１１１において終端する仕切り部分２１１を有する。センサ保持ユニット３１が、この仕切り部分２１１に嵌合することで、アーム３１１が、前方および後方の仕切り面２１１１と当接して係合するようになり、これによりセンサ保持ユニット３１が外側管状壁２１に対して確実に動かないようにする。
【００１６】
力を伝達する取り付け台３４は、移動可能領域３２７と一体式に形成され、下方アーム部分３１２の間でこの領域に配置され、センサ作動区域３１３に向かって半径方向に延在している。
【００１７】
ホール検出ユニット３３は、アーム３１１によって支持されセンサ作動区域３１３に配置されることで、移動可能領域３２７が移動する動きをする際に外側管状壁２１に対して動かないように保持されるセンサ３３１と、力を伝達する取り付け台３４の中に設置されることで、移動可能領域３２７の移動する動きによって位置をずらすことができ、センサ３３１から所定の距離だけ離間された磁性部材３３２を含んでいる。測定モジュール（図示せず）がセンサ作動区域３１３に配置され、センサ３３１に電気的に接続される。したがって踏む力（Ｆ１）と逆向きの力（Ｆ２）の相互作用の下に、リング本体３２のセンサ３３１に対して移動する動きによって磁性部材３３２の位置がずれることで、それにより生成される磁場が変わることで踏む力（Ｆ１）の大きさを表す信号を発する。
【００１８】
さらに複数の締め具５が、ボトムブラケットシェル４５に形成されたねじ穴４５１にねじ込み式に係合するように配置されて、スリーブシェル２に対して当接することで、力測定装置１００をボトムブラケットシェル４５に取り外し可能に固定する。
【００１９】
図６から図８を参照すると、本考案による力測定装置の第２の実施形態は、第１の実施形態に構造が似ている。第２の実施形態では、リング本体３２は内側管状壁２２と一体式に形成されている。センサ保持ユニット３１は、外側管状壁２１と一体式に形成され、スピンドル軸の方向に互いから離間された２本のアーム３１１と、アーム３１１の間に配置され、その中にセンサ作動区域３１３を画定する筐体３１４と、筐体３１４に接するように配置され、軸方向に延在してアーム３１１と結合する当接壁３１５を有する。これに加えて力を伝達する取り付け台３４が、磁性部材３３２を中に設置することができるように構成され、筐体３１４内に可動式に配置された可動式の搬送台３４１と、移動可能領域３２７と可動式搬送台３４１の間に配置され、移動する動きを伝達することで可動式の搬送台３４１を当接壁３１５に向けて推し進めるように構成された力伝達部材３４２を有する。この実施形態では、力伝達部材３４２はボール３４２の形態である。可動式の搬送台３４１は、ボール３４２に対して当接することで移動する動きによって推し進められる押される端部３４３と、可動式の搬送台３４１と一体式に形成されたつまみ形態であり、半径方向に折れ当接壁３１５に対して当接することで、移動する動きの推進作用を打ち消す付勢端部３４４を有する。さらにセンサ３３１は、可動式の搬送台３４１から前方方向に離間されている。したがって可動式搬送台３４１のおかげで、磁性部材３３２が、センサ３３１から離間された状態で維持されることで、その位置がずれる際にセンサ３３１と接触するのを防ぐ。さらに筐体３１４および可動式搬送台３４１を利用することで、センサ３３１および磁性部材３３２の交換を都合よく行なうことができる。
【００２０】
図９から図１１を参照すると、力伝達部材３４２がコイルばねであり、付勢端部３４４が、当接壁３１５に対して当接することで、移動する動きの推進作用を打ち消す付勢作用を提供するコイルばねの形態であることを除いて、本考案による力測定装置の第３の実施形態は、第２の実施形態と構造が似ている。さらに外側管状壁２１および内側管状壁２２は、互いにスプライン係合している。さらに複数の合釘２５が配置されることで、外側管状壁２１と内側管状壁２２を相互に接続し、それらの間に軸方向の移動が生じるのを阻止する。
【００２１】
図１２から図１４を参照すると、管状の接続壁２３が、外側管状壁２１と内側管状壁２２の中央部分の間に配置されることで、それらの間に２つの周辺の隙間２０を形成することを除いて、本考案による力測定装置の第４の実施形態は、第１の実施形態と構造が似ている。外側管状壁２１が、周辺の隙間２０と空間連通する複数のスロット２４を有することで、外側管状壁２１の大きさを最小限にして力測定装置の重量を軽くする一方で、外側管状壁２１が移動する動きに影響を及ぼさないようにする。
【００２２】
示されるように、本考案の力測定装置は、自転車のボトムブラケット組立体に設置されるように適合されており、自転車のペダルを踏んだときのスリーブシェル２の変形を検出することで自転車に加わる踏む力を正確に測定する。
【符号の説明】
【００２３】
２  スリーブシェル
４  自転車
５  締め具
２０  周辺の隙間
２１  外側管状壁
２２  内側管状壁
２３  接続壁
２４  スロット
２５  合い釘
３１  センサ保持ユニット
３２  リング本体
３３  センサ検出ユニット
３４  力を伝達する取り付け台
４０  減摩材担持ユニット
４１  シートチューブ
４２  ダウンチューブ
４３  クランクセット
４４  チェーンステイ
４５  ボトムブラケットシェル
４６  スピンドル
４７  チェーンホイール
４８  後輪軸
４９  チェーン
１００  力測定装置
２１１  仕切り部分
２２１  管状壁の右端部
３１１  アーム
３１２  下方アーム部分
３１３  センサ作動区域
３１４  筐体
３１５  当接壁
３２０  外側リング面
３２７  移動可能領域
３３１  センサ
３３２  磁性部材
３４１  可動式搬送台
３４２  力伝達部材
３４３  押される端部
３４４  付勢端部
４５１  ねじ穴
２１１１  前方および後方仕切り面
Ｆ１  踏む力
Ｆ２  逆向きの力
【図１】
0003182561.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003182561.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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