(57)【要約】【課題】  配線の手間や電池交換の手間をかけずにかつ視認性の高いサイクルコンピュータシステムを提供すること。【解決手段】本発明におけるサイクルコンピュータシステムは、自転車と、自転車の固定部分に取り付けられた被センサ部３と、回転部分に取り付けられたセンサ部２と、コンピュータ本体部１を備える。センサ部２は、発電手段と、被センサ部３の通過を検知する検知手段と、検知した結果に基づいて前記自転車の回転部分の回転情報を測定する回転情報測定手段と、回転情報を発電した電力を用いてコンピュータ本体部１へ無線通信により送信する送信手段を備え、コンピュータ本体部１は、検知結果を無線通信により受信する受信手段と、表示情報を計算する情報処理手段と、表示情報を表示する表示手段を備える。このような構成により、配線の手間や電池交換の手間をかけずに、自転車の情報を表示することが可能となる。【選択図】図２
2005280441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車の固定部分に取り付けられた被センサ部と、前記自転車の回転部分に取り付けられたセンサ部と、コンピュータ本体部を備えたサイクルコンピュータシステムであって、
前記センサ部は、前記自転車の回転部分を利用し発電する発電手段と、前記被センサ部の通過を検知する検知手段と、前記検知手段により検知した結果に基づいて前記自転車の回転部分の回転情報を測定する回転情報測定手段と、前記回転情報測定手段により測定した前記回転情報を前記発電手段により発電した電力を用いて前記コンピュータ本体部へ無線通信により送信する送信手段を備え、
前記コンピュータ本体部は、前記センサ部から前記回転情報を無線通信により受信する受信手段と、前記回転情報に基づいて表示情報を生成する情報処理手段と、前記情報処理手段により生成された前記表示情報を表示する表示手段を備えたサイクルコンピュータシステム。
【請求項２】
前記センサ部は、前記発電手段により発電した電力を用いて光を発光する発光手段を備え、
前記被センサ部は、前記発光手段により発光した光を反射する反射手段を備え、
前記検知手段は、前記被センサ部により反射した光を検知することにより前記被センサ部の通過を検知することを特徴とする請求項１に記載のサイクルコンピュータシステム。
【請求項３】
固定部分に取り付けられた被センサ部と回転部分に取り付けられたセンサ部とコンピュータ本体部を備えた自転車であって、
前記センサ部は、前記自転車の回転部分を利用し発電する発電手段と、前記被センサ部の通過を検知する検知手段と、前記検知手段により検知した結果に基づいて前記自転車の回転部分の回転情報を測定する回転情報測定手段と、前記測定手段により測定した前記回転情報を前記発電手段により発電した電力を用いて前記コンピュータ本体部へ無線通信により送信する送信手段を備え、
前記コンピュータ本体部は、前記センサ部から前記回転情報を無線通信により受信する受信手段と、前記検知結果に基づいて表示情報を計算する情報処理手段と、前記情報処理手段により計算された前記表示情報を表示する表示手段を備えた自転車。
【請求項４】
前記センサ部は、前記発電手段により発電した電力を用いて光を発光する発光手段を備え、
前記被センサ部は、前記発光手段により発光した光を反射する反射手段を備え、
前記検知手段は、前記被センサ部により反射した光を検知することにより前記被センサ部の通過を検知することを特徴とする請求項３に記載の自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイクルコンピュータシステム及び自転車に関するものであり、より詳細には、自転車の回転部分による発電を行い、回転情報を測定し無線通信を行うサイクルコンピュータシステム及び自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自転車にも速度や距離を計測する機能が備えられたものが出てきており、その性能も向上を続けている。自転車の速度や距離を算出する方法として、通常は自転車の前輪フォーク等固定されている箇所に電池で動作するセンサを取り付け、タイヤのスポークなど回転する箇所にマグネット等のセンサで測定することが可能となる物体を取り付ける。このようにしてセンサによりマグネットの通過をカウントし、タイヤの回転数を求め、速度や距離を測っている。
【０００３】
上述のマグネットとセンサを利用した測定方法は、測定制度が悪く、また、電池を電源として利用しているため電池が切れてしまうと測定できなくなってしまうという問題があった。それに対して、車輪の回転を利用して発電する発電機の出力を電源として利用し、また、発電機の出力波形から速度を検出するという方法が提案されている（例えば、特許文献１など）。
【特許文献１】特開２００３−３４１５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法では、電源とスピードメーター部を配線でつないでいるため、配線の手間がかかるものであった。また、スピードメーター部にバックライトを備えており、電力を多く必要とする、といった問題点もあった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、配線の手間や電池交換の手間をかけずにかつ視認性の高いサイクルコンピュータシステム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】
【０００６】
本発明におけるサイクルコンピュータシステムは、自転車の固定部分に取り付けられた被センサ部と、前記自転車の回転部分に取り付けられたセンサ部と、コンピュータ本体部を備えたサイクルコンピュータシステムであって、前記センサ部は、前記自転車の回転部分を利用し発電する発電手段と、前記被センサ部の通過を検知する検知手段と、前記検知手段により検知した結果に基づいて前記自転車の回転部分の回転情報を測定する回転情報測定手段と、前記回転情報測定手段により測定した前記回転情報を前記発電手段により発電した電力を用いて前記コンピュータ本体部へ無線通信により送信する送信手段を備え、前記コンピュータ本体部は、前記センサ部から前記回転情報を無線通信により受信する受信手段と、前記回転情報に基づいて表示情報を生成する情報処理手段と、前記情報処理手段により生成された前記表示情報を表示する表示手段を備えたサイクルコンピュータシステムである。このような構成により、配線の手間や電池交換の手間をかけずに、自転車の情報を表示することが可能となる。
【０００７】
前記センサ部は、前記発電手段により発電した電力を用いて光を発光する発光手段を備え、前記被センサ部は、前記発光手段により発光した光を反射する反射手段を備え、前記検知手段は、前記被センサ部により反射した光を検知することにより前記被センサ部の通過を検知することを特徴としてもよい。こうすることにより、視認性を高めることができる。
【０００８】
本発明にかかる自転車は、固定部分に取り付けられた被センサ部と回転部分に取り付けられたセンサ部とコンピュータ本体部を備えた自転車であって、前記センサ部は、前記自転車の回転部分を利用し発電する発電手段と、前記被センサ部の通過を検知する検知手段と、前記検知手段により検知した結果に基づいて前記自転車の回転部分の回転情報を測定する回転情報測定手段と、前記測定手段により測定した前記回転情報を前記発電手段により発電した電力を用いて前記コンピュータ本体部へ無線通信により送信する送信手段を備え、前記コンピュータ本体部は、前記センサ部から前記回転情報を無線通信により受信する受信手段と、前記検知結果に基づいて表示情報を計算する情報処理手段と、前記情報処理手段により計算された前記表示情報を表示する表示手段を備えた自転車である。このような構成により、配線の手間や電池交換の手間をかけずに、自転車の情報を表示することが可能となる。
【０００９】
前記センサ部は、前記発電手段により発電した電力を用いて光を発光する発光手段を備え、前記被センサ部は、前記発光手段により発光した光を反射する反射手段を備え、前記検知手段は、前記被センサ部により反射した光を検知することにより前記被センサ部の通過を検知することを特徴としてもよい。こうすることにより、視認性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、配線の手間や電池交換の手間をかけずにかつ視認性の高いサイクルコンピュータシステムを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明の実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるサイクルコンピュータシステムの全体構成を示す図である。本サイクルコンピュータシステムはコンピュータ本体部１とセンサ部２より構成されており、コンピュータ本体部１とセンサ部２は無線通信によりデータの送受信が可能である。コンピュータ本体部１は、例えば、自転車のハンドル部分などに取り付けるコンピュータであり、センサ部２から受信するデータに基づいて、自転車の速度や距離などの情報の算出及び表示を行う機能を有する。センサ部２は、自転車のホイールやペダルクランク等の回転部分に取り付け、自転車のフォーク等の非回転部分に取り付けられた被センサ部３の通過により回転数を計測し、計測した情報をコンピュータ本体部１へ送信する機能を有する。
【００１２】
図２は、本発明におけるサイクルコンピュータシステムの各構成を示すブロック図である。コンピュータ本体部１は、入力部１１、制御部１２、情報処理部１３、出力部１４、無線通信部１５、電源１６を備えている。また、センサ部２は、制御部２１、通過検知部２３、無線通信部２４、発電部２５を備えている。
【００１３】
入力部１１は、時刻やホイールの外径等の必要な情報を入力するものであり、ボタンやジョグダイヤル等により構成されている。制御部１２は、コンピュータ本体部１の全体的な制御を行うものであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等により構成されている。情報処理部１３は、入力部１１や無線通信部１５から入力された情報に基づき、出力部１４に出力する情報を生成するための処理を行うものであり、プログラム等により動作が行われる。出力部１４は、情報処理部１３により生成された出力情報を表示するためのものであり、液晶等により構成される。出力する情報が速度や距離等の場合は、デジタルではなくアナログのメーターで表示してもよいし音により情報を知らせたい場合はスピーカーを備えてもよい。無線通信部１５は、センサ部２と無線通信を行うものである。無線通信の方法は限定されないが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）による赤外線等のなるべく省電力で無線通信を行うことができる方法が望ましい。電源１６は、コンピュータ本体部１の各部に電源を供給するものであり、電池等により構成される。発電部を備え、回転部分による発電を行い電源を供給するようにしてもよい。
【００１４】
制御部２１は、センサ部２の全体的な制御を行うものであり、ＣＰＵ等により構成されている。通過検知部２３は、光センサ等で被センサ部３の検知を行う。無線通信部２４は、通過検知部２３により検知した情報をコンピュータ本体部１へ送信するものである。無線通信の方法はコンピュータ本体部１の無線通信部１５と統一する必要がある。発電部２５は、自転車に備えられている回転部分を利用して発電を行い、センサ部２の各部へ電源を供給するものである。被センサ部３は、通過検知部２３により検知が行われるもので、通過検知部２３により検知が可能なもので構成される。
【００１５】
図３は、発電部２５の具体的な構成例を示すブロック図である。発電部２５は、発電手段２５０、充電手段２５１、レベル判定手段２５２、電気出力切替手段２５３を備える。発電手段２５０によって実際に発電が行われる。発電方法はハブダイナモの様にホイールの回転力によって発電を行うものでもよいが、あまり多くの電力を必要としないことを考慮すると、圧電セラミクスに圧力をかけて発電する等の、発電に必要な負荷の小さなものが好ましい。
【００１６】
ここで、圧電セラミクスによる発電方法について説明する。圧電セラミクスとは、振動や圧力を加えて形を歪ませると両極にそれぞれ正負の電荷が発生する圧電効果を備えたセラミクスの一種であり、この圧電効果を利用して電圧を発生させることが可能となる。セラミクスを構成する結晶としては、大きな圧電性を持つチタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛等が挙げられる。これを利用して運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。今回の例では、自転車が備える回転部分の動きを利用して、発電手段２５０が備える圧電セラミクスに振動を与え歪ませ、電圧を発生させることが可能である。
【００１７】
図４は、圧電セラミクスを用いた発電装置の例を示す説明図である。この例では、発電装置７は、圧電セラミクス素子７１、剛球７２、パイプ７３を備える。圧電セラミクス素子７１は、多結晶体に直流高電圧を印加し、残留分極を発生させて圧電性を持たせた素子である２枚の圧電セラミクス素子７１ａ、７１ｂが分極を逆向きにして接続されている。ここでは、効率化のため、圧電セラミクス素子をパイプ７３の両側に配置しているが、片側だけでもよい。剛球７２は、発電装置７の振動により、パイプ７３内を図の水平方向にのみ移動することができ、両端の圧電セラミクス素子７１に衝撃を与えるものである。パイプ７３は、剛球７２の移動方向を図の水平方向のみに制御するものである。
【００１８】
発電装置７が振動することにより、剛球７２は、パイプ７３内を移動し、圧電セラミクス素子７１に衝突する。衝撃を受けた圧電セラミクス素子７１は、圧電効果により、収縮時と伸張時にそれぞれ電荷が発生する。この時、圧電セラミクス素子７１ａ、７１ｂが分極の極性を逆向きにして接続することにより、２つの圧電セラミクス素子７１ａ、７１ｂは、伸縮しない接合面を中心にたわみ振動が行われる。この場合、一方の圧電セラミクス素子７１ａが収縮すれば、圧電セラミクス素子７１ｂは伸張することになり、２つの圧電セラミクス素子７１ａ、７１ｂは直列に接続された発電構成となる。
【００１９】
収縮時と伸張時に発生する電圧はそれぞれ逆向きになるので、この時発生する電気は交流となる。発電により得られた電気エネルギーは圧電セラミクス素子７１の両極にリード線を接続するなどして整流回路を通して取り出すことができる。同様の方法を用いて発電手段２５０は自転車が回転するときの振動を利用して発電による電気エネルギーを発生させることが可能となる。
【００２０】
発電手段２５０によって発電して得られた電気エネルギーは、充電手段２５１へ送信される。充電手段２５１は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の充電可能な蓄電体であり、発電手段２５０によって発電した電気エネルギーを蓄える機能を有する。レベル判定手段２５２は、充電手段２５１に十分な電気エネルギーが蓄えられたかを判断する機能を有する。電気出力切替手段２５３は、レベル判定手段２５２の判定結果に基づいて、充電手段２５１に十分な電気エネルギーが蓄えられた場合は電源供給を行い、十分な電気エネルギーが蓄えられていない場合は、電源供給を停止する機能を備える。
【００２１】
続いて、図５に示すシーケンス図を用いて本発明におけるサイクルコンピュータシステムの処理の流れについて説明する。コンピュータ本体部１、通過検知部２３、被センサ部３の取り付けられた自転車の概略図は図６のようになる。図６に示すようにコンピュータ本体部１は自転車のハンドルに、通過検知部２３は自転車のホイールの回転部分に、被センサ部３は、自転車の前輪を支えるフォークの固定部分に取り付けられる。
【００２２】
まず、発電部２５により無線通信部２４が無線通信を行うのに十分な電力を蓄える（Ｓ１０１）。次に、通過検知部２３が被センサ部３の通過を検知する（Ｓ１０２）。一定時間が経過すると、通過検知部２３が被センサ部３の通過を検知した回数から自転車の回転部の回転情報を測定し（Ｓ１０３）、通過検知部２３から無線通信部２４へ回転情報を出力する。無線通信部２４は、通過検知部２３からの回転情報を入力すると、その回転情報をコンピュータ本体部１へ送信する（Ｓ１０４）。このときに必要な電力は発電部２５から供給される。コンピュータ本体部１は、無線通信部１５により回転情報を受信すると、情報処理部１３により出力に必要な情報を計算する（Ｓ１０５）。ここで計算する内容は、例えば、距離を出したい場合は、回転情報よりタイヤの回転数を導き出し、タイヤの円周の長さをかける、等である。あるいは、速度を計算してもよい。情報処理部１３により計算された結果は、表示情報として出力部１４により表示される（Ｓ１０６）。
【００２３】
ここで、センサ部２における通過情報の測定方法について具体的に説明する。図７は、自転車のホイール部を正面から見た図である。自転車の回転するスポーク部４に通過検知部２３が、固定されているフォーク部５に被センサ部３が取り付けられている。通過検知部２３は、発光部２３１と光センサ部２３２を備える。発光部２３１は、赤色ＬＥＤ等であり、光センサ部２３２は発光部２３１から出力される光を検知する機能を備える。被センサ部３は、反射板が備えられており、発光部２３１から出力される光を光センサ部２３２へ反射する機能を備える。このような構成により、タイヤ部６が一回転する時に、一度だけ、通過検知部２３が被センサ部３を通過し、発光部２３１から出力される光を被センサ部３が反射し、光センサ部２３２が検知することができるので、この通過情報をタイヤ部５の回転情報として利用することが可能となる。また、発光部２３１の光は通常は反射しないので、周囲から光を見ることが可能となり、外からの視認性が増す。
【００２４】
このようにして、センサ部に発電部を備えることにより、バッテリ切れを心配することなく半永久的に距離や速度などの情報を測定することが可能となる。また、無線通信部を備えることにより、配線の手間がかからず、配線が切れる心配の必要もないサイクルコンピュータシステムを構成することが可能となる。
【００２５】
発明の実施の形態２．
発明の実施の形態１における、センサ部と被センサ部の取り付け位置を変えた例である。コンピュータ本体部１、センサ部２、被センサ部３の取り付けられた自転車の概略図は図８のようになる。図８に示すようにコンピュータ本体部１は自転車のハンドル部に、センサ部２は自転車のペダルクランクの回転部分に、被センサ部３は、自転車のダウンチューブと呼ばれるフレーム下部の固定部分に取り付けられる。コンピュータ本体部１、センサ部２の各構成については、発明の実施の形態１に示す例と同様であり、ここでは説明を省略する。
【００２６】
センサ部２を自転車のペダルクランクの回転部分に、被センサ部３を自転車のダウンチューブの固定部分に取り付けることにより、自転車のケイデンスを測定することが可能となる。ケイデンスとは、１分間に何回ペダルクランクを回転するかを示す数値であり、自転車をこぐ時に必要な力の目安となる。
【００２７】
このような構成により、自転車のケイデンスを測定することが可能となり、例えば、自転車を利用した筋力トレーニングを行うときの脚への負荷を測定することが可能となる。
【００２８】
その他の発明の実施の形態．
上述の発明の実施の形態１と発明の実施の形態２の例は、必ずしも排他的なものではなく、両方を同時に組み込んでもよい。
また、上述の例では、コンピュータ部１は専用のコンピュータとしたが、これを、無線通信機能を備えた携帯電話やＰＤＡ等の携帯型端末で行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明にかかる全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる本体部と測定部の具体的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる発電部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明にかかる圧電セラミクスによる発電方法の説明図である。
【図５】本発明にかかるサイクルコンピュータシステムの処理の流れを示すシーケンス図である。
【図６】本発明にかかる自転車の概略図である。
【図７】本発明にかかる自転車のホイール部の正面図である。
【図８】本発明にかかる自転車の概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      コンピュータ本体部
１１    入力部
１２    制御部
１３    情報処理部
１４    出力部
１５    無線通信部
１６    電源
２      センサ部
２１    制御部
２２    回転情報測定部
２３    通過検知部
２３１  発光部
２３２  光センサ部
２４    無線通信部
２５    発電部
２５０  発電手段
２５１  充電手段
２５２  レベル判定手段
２５３  電気出力切替手段
３      被センサ部
４      スポーク部
５      フォーク部
６      タイヤ部
７      発電装置
７１    圧電セラミクス素子
７２    剛球
７３    パイプ
【図１】
2005280441.tif 000003
【図２】
2005280441.tif 000004
【図３】
2005280441.tif 000005
【図４】
2005280441.tif 000006
【図５】
2005280441.tif 000007
【図６】
2005280441.tif 000008
【図７】
2005280441.tif 000009
【図８】
2005280441.tif 000010