(57)【要約】【課題】チェーンのバイアス張力の大きさに反応しないトルク測定装置の提供。【解決手段】駆動ホイール、被動ホイール、および第１チェーンハーフおよび第２チェーンハーフを具備したカップリングチェーンを含む、たとえば自転車のトランスミッションシステムを開示する。トランスミッションシステムは、カップリングチェーンで伝達されたトルクを表す測定信号を与える測定装置を備えている。測定装置は、カップリングチェーンのスパン内に配設され、支持アームに回転可能に搭載されたホイール形状の横断力センサを具備していて、ホイールは、第１チェーンハーフと第２チェーンハーフと接している。測定装置は、チェーンハーフによりセンサホイールに負荷された横断力の合成力であって、駆動ホイールと被動ホイールの回転軸で画定された平面にほぼ直角を向いている構成成分の測度である測定信号を発信する。
2006527853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスミッションシステム（１）であって、駆動ホイール（２）、被動ホイール（３）、および第１チェーンハーフ（４Ｃ）および第２チェーンハーフ（４Ｄ）を具備したカップリングチェーン（４）、カップリングチェーン（４）で伝達されたトルクを表す測定信号を与える張力差測定装置（６）を備えていて、
前記測定装置（６）が、カップリングチェーン（４）のスパン内に配設された横断力センサ（１０；２；３）、および測定手段（２０，３０；１３０）を具備していて、
横断力センサ（１０；２；３）が、チェーン部品（４Ｃ、４Ｄ；４Ａ；４Ｂ）によりセンサに負荷された横断力（ＦＤＣ、ＦＤＤ）の合成力（Ｆ ＤＲ）であって、駆動ホイール（２）と被動ホイール（３）の回転軸で規定された平面（Ｌ）にほぼ直角を向いている構成成分（ＦＶ）の測度である測定信号（ＳＭ）を発信するものであることを特徴とする、トランスミッションシステム（１）。
【請求項２】
横断力センサ（１０）が、駆動ホイール（２）と被動ホイール（３）の間に配設されていて、第１チェーンハーフ（４Ｃ）に接する第１接触面（１１）と、第２チェーンハーフ（４Ｄ）に接する第２接触面（１２）を備えている請求項１に記載したトランスミッションシステム。
【請求項３】
横断力センサ（１０）が、円形の外形を備えている請求項２に記載したトランスミッションシステム。
【請求項４】
横断力センサ（１０）が、回転可能に搭載されている請求項３に記載したトランスミッションシステム。
【請求項５】
力センサが、回転可能に搭載された横断力センサ（１０）の軸上に搭載されていて、力センサが、好ましくは、前記軸の曲がりに対して感応性があるセンサである請求項４に記載したトランスミッションシステム。
【請求項６】
力センサが、回転可能に搭載された横断力センサ（１０）のベアリングに搭載されていて、力センサが、好ましくは、横断力センサ（１０）に負荷された結果発生した力に感応性があるセンサである請求項４に記載したトランスミッションシステム。
【請求項７】
横断力センサ（１０）の中心点が、駆動ホイール（２）と被動ホイール（３）の回転軸で規定された平面（Ｌ）内にほぼ位置していて、横断力センサ（１０）の回転軸が、駆動ホイール（２）と被動ホイール（３）の回転軸に、ほぼ平行を向いている請求項３〜６のいずれか１項に記載したトランスミッションシステム。
【請求項８】
２個の接触面（１１，１２）が、変化する曲率半径を有する凸面である請求項２に記載したトランスミッションシステム。
【請求項９】
２個の接触面（１１，１２）が、２個の接触面（１１，１２）の間の距離の半分より大きな曲率半径を有する凸面である請求項２に記載したトランスミッションシステム。
【請求項１０】
測定手段が、横断力センサ（１０）の変位を測定するようになっている請求項２〜７のいずれか１項に記載したトランスミッションシステム。
【請求項１１】
測定手段が、横断力センサ（１０）を支持する支持アーム（２０）と、支持アーム（２０）の変形を測定するセンサ（３０）とを備えている請求項１０に記載したトランスミッションシステム。
【請求項１２】
支持アーム（２０）が、駆動ホイール（２）と被動ホイール（３）の回転軸で画定された平面（Ｌ）に対してほぼ垂直を向いていて、センサ（３０）が、支持アーム（２０）の長さの変化を測定するようになっている請求項１１に記載したトランスミッションシステム。
【請求項１３】
支持アーム（２０）が、カップリングチェーン（４）で画定された平面に対してほぼ垂直を向いていて、センサ（３０）が、支持アーム（２０）の曲がりを測定するようになっている請求項１１に記載したトランスミッションシステム。
【請求項１４】
支持アーム（２０）が、駆動ホイール（２）と被動ホイール（３）の回転軸で画定された平面（Ｌ）に対してほぼ平行を向いていて、カップリングチェーン（４）で画定された平面に対してほぼ平行を向いていて、センサ（３０）が、支持アーム（２０）の曲がりを測定するようになっている請求項１１に記載したトランスミッションシステム。
【請求項１５】
支持アーム（２０）が、駆動ホイール（２）または被動ホイール（３）のホイール軸に取り付けられている請求項１４に記載したトランスミッションシステム。
【請求項１６】
測定センサ（１０）が、１個以上の歪みゲージを備えている請求項１０〜１５のいずれか１項に記載したトランスミッションシステム。
【請求項１７】
力センサ（１０）の少なくとも接触面（１１，１２）が、音発生緩和作用がある材料で製造されていて、力センサ（１０）の全体が、好ましくは、音発生緩和作用がある材料で製造されていて、音発生緩和作用が、たとえば、合成材料を含んでいる請求項２に記載したトランスミッションシステム。
【請求項１８】
横断力センサが、ホイールの１個であり、測定センサ（１３０）が、駆動ホイール（２）と被動ホイール（３）の回転軸で画定された平面（Ｌ）に対してほぼ垂直を向いているホイールに負荷された力を測定するようになっている請求項１に記載したトランスミッションシステム。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載したトランスミッションシステムを搭載し、人力で駆動可能な乗り物、特に自転車。
【請求項２０】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載したトランスミッションシステムを搭載したトレーニングマシーンで、自転車トレーニングマシーン、たとえばホームトレ−ニングマシーンまたはスピニングバイク。
【請求項２１】
駆動ホイール（２）、被動ホイール（３）、および第１チェーンハーフ（４Ｃ）および第２チェーンハーフ（４Ｄ）を具備したカップリングチェーン（４）を含むトランスミッションシステム（１）で伝達される駆動力を測定する方法であって、
第１接触面（１１）と第２接触面（１２）を備えている横断力センサ（１０）を供給することと、
横断力センサ（１０）を、チェーン（４）のスパン内で駆動ホイールと被動ホイールの間に、第１接触面（１１）が、力伝達状態で第１チェーンハーフ（４Ｃ）と接触し、第２接触面（１２）が、力伝達状態で第２チェーンハーフ（４Ｄ）と接触するような方法で配設することと、
第１チェーンハーフ（４Ｃ）と第２チェーンハーフ（４Ｄ）によって横断力センサ（１０）に負荷された横断力（ＦＤＣ、ＦＤＤ）の合成力（Ｆ ＤＲ）の構成成分（ＦＶ）であって、駆動ホイール（２）と被動ホイール（３）の回転軸で画定された平面（Ｌ）に対してほぼ垂直を向いている構成成分（ＦＶ）を測定することを含む、駆動ホイール（２）、被動ホイール（３）、および第１チェーンハーフ（４Ｃ）および第２チェーンハーフ（４Ｄ）を具備したカップリングチェーン（４）を含むトランスミッションシステム（１）で伝達される駆動力を測定する方法。
【請求項２２】
力成分（ＦＶ）が、力成分（ＦＶ）に起因する横断力センサ（１０）の変位を測定することによって測定される請求項２１に記載した方法。
【請求項２３】
横断力センサ（１０）が、支持アーム（２０）でトランスミッションシステム（１）に対して固定されていて、変位が、力成分（ＦＶ）に起因する横断力センサ（１０）の支持アーム（２０）の変形を測定することによって測定される請求項２２に記載した方法。
【請求項２４】
横断力センサ（１０）が軸上に搭載されていて、軸上に力センサが搭載されていて、変位が、力成分（Ｆ
Ｖ）に起因する横断力センサ（１０）の軸の変形を測定することによって測定される請求項２２に記載した方法。
【請求項２５】
横断力センサ（１０）が、ベアリングに回転可能に搭載されていて、力センサが横断力センサ（１０）のベアリングに搭載されていて、変位が、力成分（ＦＶ）に起因する横断力センサ（１０）のベアリングに掛かる力を測定することによって測定される請求項２２に記載した方法。
【請求項２６】
駆動ホイール（２）、被動ホイール（３）、および第１チェーンハーフ（４Ｃ）および第２チェーンハーフ（４Ｄ）を具備したカップリングチェーン（４）を含むトランスミッションシステム（１）で伝達される駆動力を測定する張力差測定装置（６）であって、
測定システムが、
第１接触面（１１）と第２接触面（１２）を備えている横断力センサであって、カップリングチェーン（４）のスパン内で、駆動ホイールと被動ホイールの間に、第１接触面（１１）が、力伝達状態で第１チェーンハーフ（４Ｃ）と接触し、第２接触面（１２）が、力伝達状態で第２チェーンハーフ（４Ｄ）と接触するような方法で配設するのに適した横断力センサを含み、
前記測定システムが、請求項２１〜２５のいずれか１項に記載した方法を実施するのに適している、駆動ホイール（２）、被動ホイール（３）、および第１チェーンハーフ（４Ｃ）および第２チェーンハーフ（４Ｄ）を具備したカップリングチェーン（４）を含むトランスミッションシステム（１）で伝達される駆動力を測定する張力差測定装置（６）。
【請求項２７】
さらに、横断力センサ（１０）を担支する支持アーム（２０）であって、横断力センサ（１０）をトランスミッションシステム（１）に固定するのに適した支持アーム（２０）を含む請求項２６に記載した測定システム。
【請求項２８】
支持アーム（２０）が、変形センサ（３０）、たとえば１個以上の歪みゲージを具備している請求項２７に記載した測定システム。
【請求項２９】
横断力センサ（１０）が、円形の外形を有していて、支持アーム（２０）に回転可能に取り付けられている請求項２７または２８に記載した測定システム。
【請求項３０】
支持アーム（２０）が、横断力センサ（１０）を搭載する細長孔（２０４）を有していて、細長孔（２０４）が支持アーム（２０）の長手方向とほぼ一致する長手方向を有している請求項２７〜２９のいずれか１項に記載した測定システム。
【請求項３１】
支持アーム（２０）が、アームを、第１アーム部（２１０）と第２アーム部（２２０）に分割し、横断力センサ（１０）を支持する開口部（２０９）を備えていて、
第２アーム部（２２０）が、少なくとも２個のブリッジ部（２３０，２４０）によって第１アーム部（２１０）に接続されていて、
変形センサ（２３０）が、少なくとも１個のブリッジ部（２３０）の側面に搭載されていて、センサが、好ましくは、２個の歪みゲージ（２５１，２５２）を含んでいる、請求項２７〜３０のいずれか１項に記載した測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略、スパンタイプのトランスミッションシステムに関する。このシステムは、２個の回転部品を含んでいる。これら２個の回転部品は、回転部品に近接して配設されている無端伝達部材により、一緒に架橋されている。このトランスミッション部材は、たとえば、ストリング、ベルト、或いはチェーンである。従って、回転部品は、ディスク、ドラム、プーリ、或いはチェーン・ホイール等である。ストリング或いはベルトの場合、このトランスミッションシステムは、一体に構成される。チェーンの場合、このトランスミッションシステムは、相互に連結されたリンクのシステムとして構成される。トランスミッション部材と回転部品との間は、摩擦によって結合させることができる。しかしながら、たとえばチェーンホイールのスプロケットを、トランスミッション部材の孔に契合させるような型連結も適用できる。
【０００２】
本発明は、特に、チェーンが、２個のチェーンホイールを連結するチェーントランスミッションに適用できる。従って、本明細書では、用語「カップリングチェーン」或いは、短縮して「チェーン」および「チェーンホイール」を使用する。しかしながら、これらの用語は、本発明を、これらのタイプだけに限定するために使用するものではなく、ベルト或いはストリングおよび対応するプーリ等を含むものとして使用する。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、特に、自転車または人力で駆動される他のビークルのチェーントランスミッション、およびホームトレ−ニングマシーン等のチェーントランスミッションに応用できる。このような応用や、産業上の強力トランスミッションにおいても、伝達トルクを測定する測定器具が必要である。伝達トルクの測定は、チェーンに負荷された張力である。被動ホイールに負荷された力の測定に基づく測定器具は、幾つか、既に報告されている。しかしながら、このような測定器具は、チェーンにバイアスの張力が負荷されていないということ、即ち、駆動ホイールが、駆動されていない場合は、被動ホイ−ルに力が負荷されないということを前提としている。しかしながら、停止状態にあるチェーンが強く張られていて、チェーンの半分の両方（以下、「チェーンの半分」を「チェーンハーフ」という）に、同じ張力がかかっている場合、駆動トルクがゼロにもかかわらず、被動ホイールは、それらの張力の総和に等しい力を受けている。
【０００４】
たとえば、自転車に乗っている人がペダルを踏むことにより駆動ホイールだけが駆動されている場合、一方のチェーンハーフにかかる張力は、他方のチェーンハーフにかかる張力より大きくなる。そのために、被動ホイ−ルは、両方のチェーンハーフに負荷される２つの張力の差に被動ホイールの直径を掛けた値に概ね等しい駆動トルクを受けている。
【０００５】
さらに、自転車の場合、チェーンホイールに、ある程度の偏心がある。そのために、使用している間に、バイアス張力に変動が発生し、これが従来の測定器具の測定結果に影響を与える。これは、特に、チェーンが強く張られていて、連結方向の変化によりショックを吸収するような用途や、必要な摩擦力のためにバイアス張力が必要な摩擦トランスミッションの場合に発生する。
【０００６】
従って、本発明の目的は、チェーンのバイアス張力の大きさに反応しないトルク測定装置を提供することである。
【０００７】
特に、本発明の目的は、張力の差を測定することができる測定装置を提供することである。以降、本明細書では、この測定装置を、「張力差測定装置」と呼称する。
【０００８】
張力差測定装置は、米国特許第 4,909,086号に開示されている。米国特許第 4,909,086号による公知の張力差測定装置は、チェーンの外側に、共通支持体に回転可能に搭載されている２個の自由回転するプーリを具備している。２個のプーリの間の距離は、２個のチェーンハーフの間の公称距離より短くなっていて、各チェーンハーフが、対応するプーリの周囲の一部に付勢されて従動するようになっている。チェーンハーフに負荷されている張力により、このチェーンハーフが、対応するプーリに、外側に向いた力を付与する。以降、本明細書では、この力を、「横断力」と呼称する。チェーンが、駆動力を付与すると、一方のチェーンハーフの張力が大きくなり、他方のチェーンハーフの張力が小さくなり、一方のチェーンハ−フによって、対応するプーリに付与される横断力が大きくなり、他方のチェーンハーフによって、対応するプーリに付与される横断力が小さくなる。このために，２個のプーリと共通支持体の総てが、第１チェーンハーフによって付与された横断力の方向に変位する。その結果、変位の大きさは、付与された力の大きさとして測定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この公知の張力差測定装置には欠点が幾つかある。即ち、構成部品の数がかなり多く、そのために測定装置が、比較的、高価になる。プーリがチェーンの外側に配設されているので、それらの直径は、かなり小さくなければならない。そうでないと、全体が、大きなスペースを取ることとなる。この欠点は、特に、自転車またはホームトレーニングマシーンの場合に顕著である。プーリの直径が小さいと、チェーンが、プーリの位置で、付勢されて、曲率半径が小さな形状になり、その結果、摩滅度が大きくなる。さらに、プーリの直径が小さいと、プーリがかなりの高速で回転し、これが、また、摩滅の要素になり、さらに、かなり大きな騒音を発生する。
【００１０】
さらに、各プーリには、支持体に関してかなり大きな力、即ち、十分な横断力が掛かり、各プーリを支持するベアリングが、この大きな横断力に耐えなければならず、従って、比較的高価である。さらに、発生する摩擦力がかなり大きいので、トランスミッションの性能が低くなり、センサに攪乱力が掛かり、その結果、測定精度が低下する。
【００１１】
自転車とホームトレーニングマシーンの場合、通常、２個のチェーンホイールの直径が異なっていて、２個のチェーンハーフが相互に平行ではない。そのために、２つの横断力が一直線ではない。その結果、発生した２つの横断力が、正味のモーメントがプーリ支持体に負荷され、これが測定信号に影響を与える。
【００１２】
本発明の目的は、張力差測定装置を提供し、前記欠点を解消するか、或いは少なくとも顕著に低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の重要な特徴により、張力差測定装置は、両方のチェーンハーフで部分的に架橋されていて、チェーンの中に配設された横断力センサを具備している。さらに、張力差測定装置は、センサに負荷された横断力を測定する手段を具備している。本発明の重要な態様において、この横断力センサは、支持体に回転可能に搭載されていて、移動するチェーンに沿って回転するホイールである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の態様において、横断力センサは、独立した測定ホイールで、チェーンのスパンの中で、チェーンの平面内に配設されている。ホイールの直径は、各チェーンハーフが、測定ホイールの周囲の一部に付勢されるような大きさになるように選択される。この場合、チェーンの曲率半径は、比較的大きい。測定ホイールは、比較的低速度で回転する。この測定ホイールは、支持アームに搭載されていて、さらにフレームに固定されている。フレームには、駆動ホイールと被動ホイールとが搭載されている（自転車のフレーム）。たとえば歪ゲージによって、この支持アームの変形を測定することにより、或いは、たとえばレーザーで、支持アームの変位を測定することにより、支持体の変位を表す電気測定信号を発生させることができる。
【００１５】
本発明の第２の態様において、横断力センサは、チェーン−被動ホイール自体である。この場合、被動ホイールに負荷された横断力を測定する手段は、ホイールの軸に直角の方向に負荷された力を測定するセンサである。このようなセンサ自体は公知である。ある種のタイプのようなセンサは、たとえばWO01/30643およびPCT/NL02/00867に記載されているように、ホイールの軸の曲がりを測定することに基づいている。これらの刊行物では、力センサは、チェーンの力を測定するようになっているので、力センサは、その感度方向が、概ね水平、即ち、チェーンに、ほぼ平行になるように搭載されている。このセンサが９０度以上回転し、かつその感度方向が、概ね垂直、即ち、チェーンに、ほぼ直角になるように搭載することができれば、本発明でも、これと同じセンサを使用することができる。
【００１６】
以下、図面を参照して、上述した本発明の特徴および利点を詳細に説明する。以下の説明において、同じ参照番号は、同じまたは類似の部品を意味している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、駆動チェーン４に結合された駆動ホイール２と被動ホイール３とを備えたトランスミッションシステム１の斜視側面図である。トランスミッションシステム１は、自転車の一部でもよい。その場合、駆動ホイール２は、使用者がペダルをこぐことにより駆動されるが、この点は、図を簡単にするために、図示していない。通常、駆動ホイール２の直径が、被動ホイールの直径より大きい。
【００１８】
チェーン４は、連続して、駆動ホイール２の一部に沿って延設された第１部品４Ａと、被動ホイール３の一部に沿って延設された第２部品４Ｂと、駆動ホイール２と被動ホイール３の間に延設された第３部品４Ｃと、駆動ホイール２と被動ホイール３の間に延設された第４部品４Ｄとを具備している。この例では、駆動ホイール２と被動ホイール３の軸が、水平面で相互に隣接して配置していること、および第３部品４Ｃが、第４部品４Ｄの上に配置していることを想定している。以降、本明細書では、第３および第４チェーン部品４Ｃおよび４Ｄを、それぞれ、第１チェーンハーフおよび第２チェーンハーフと呼称する。
【００１９】
ホイール２および３は、停止状態にあるとき、チェーン４のバイアス張力が負荷されるような方法で、フレーム５に回転可能に搭載されている。第１チェーンハーフ４Ｃに掛かる張力をＦｃとし、第２チェーンハーフ４Ｄに掛かる張力をＦＤとする。
【００２０】
トランスミッションシステム１は、チェーン４に掛かる力ＦｃとＦＤを測定するようになっている測定システム６を具備している。チェーン４に掛かる力ＦｃとＦＤは、チェーン４によって伝達されるトルクの測度である。この測定システム６は、横断力測定ホイール１０を具備している。この横断力測定ホイール１０は、ホイ−ル２および３と概ね同じ平面で、チェーン４のスパンの内部に配設されている。その直径が大きいので、第１チェーンハーフ４Ｃおよび第２チェーンハーフ４Ｄが、ホイール２および３の間で、湾曲した軌道に従い、かつ測定ホイール１０の周囲に沿った部品として延設されている。態様によっては、測定ホイール１０の直径が、ホイール２および３の最大直径と同じでもよい。測定ホイールがスプロケットを具備している場合、測定ホイールは、ホイール２および３の最大直径と同じになり得る。第１横断力ＦＤＣが、第１チェーンハーフ４Ｃ内で、張力ＦＣにより測定ホイール１０に負荷される。第２横断力ＦＤＤが、第２チェーンハーフ４Ｄ内で、張力ＦＤにより測定ホイール１０に負荷される。これら２つの力が、測定ホイール１０の中心を通過する。
【００２１】
測定ホイール１０は、支持アーム２０に回転可能に搭載されていて、さらにフレームに固定されている。停止状態にあるとき、測定ホイール１０の中心点が、ホイール２と３の回転中心点を結ぶ線Ｌ上に位置していることが好ましい。システムが停止しているとき、即ち、駆動力が掛かっていないとき、支持アーム２０が固定状態にある。従って、２つのチェーンハーフ４Ｃおよび４Ｄに掛かる張力ＦＣおよびＦＤが、互いに等しくなり、その結果、横断力Ｆ ＤＣおよびＦＤＤの合成力ＦＤＲが、図で線Ｌで表した水平面にある。このとき、測定ホイール１０の中心が、前記線Ｌ上に位置している。この位置で、支持アーム２０は、フレーームに固定されている。
【００２２】
駆動ホイール２に駆動力が負荷されていて、チェーン４で伝達されているとき、一方のチェーンハーフに掛かる張力が、他方のチェーンハーフに掛かる張力より大きくなる。図２に示したように、駆動ホイール２が、時計と逆廻りしていると想定する。そのとき、第１チェーンハーフ４Ｃ内の張力ＦＣは、第２チェーンハーフ４Ｄ内の張力ＦＤより大きくなる。その結果、対応する横断力ＦＤＣも、ＦＤＤより大きくなる。その結果、これら２つの横断力の合成ＦＤＲが、構成成分Ｆｖを得る。構成成分Ｆｖは、水平線Ｌに直角の方向、この場合（図２において）、下方向を向いている。これにより、支持アーム２０に曲がりが発生する。この曲がりは、支持アーム２０に搭載された変形センサ３０によって測定することができる。この測定は、公知の方法の歪みゲージまたは歪みゲージシステムによって可能である。
【００２３】
測定センサ３０によって与えられる電気測定信号ＳＭは、負荷された力の測度で、プロセッサ４０に供給されて、さらに処理される。ホームトレ−ニングマシーンの場合、プロセッサ４０は、たとえば、カロリーの消費量を計算することができるようになっている。
【００２４】
回転可能な測定ホイール１０が、ベアリングによって支持アーム２０に搭載されている。ただし、ベアリングは、図面の簡素化のために図示していない。測定ホイール１０は、支持アーム２０に対して大きな力を受けないので、ベアリングは、合成力ＦＤＲで搭載させるだけでよく、比較的簡単なベアリングでよい。
【００２５】
測定ホイール１０は回転することが好ましいが、本発明の範囲では、測定ホイール１０を作動させるのに、測定ホイール１０を回転する必要はない。測定ホイール１０を固定していると、チェーン４は、測定ホイール１０の上を滑動し、その結果、上述した合成力ＦＤＲが発生する。
【００２６】
回転しない力センサ（測定ホイール）１０の場合、外形を円形にする必要はない。従って、力センサ（測定ホイール）１０は、たとえば、４面の外形をもつものでもよい。この場合、互いに対向して配設された２個の接触面１１，１２が、凸面形状、たとえば、アーチ型で、他方の面１３，１４は任意の形状、たとえば、図３に示したように、直線でもよい。一定の曲率半径をもつ凸型形状に代わって、互いに対向して配設された接触面１１，１２が、位置によって変わる曲率半径、たとえば、正弦曲線または双曲線形状でもよい。
【００２７】
好ましくは、力センサ１０は、音の発生を緩和する材料で製造され、少なくともチェーンと接触する部分は、音の発生を緩和する材料の層を備えている。適当な材料を例示すると、合成材料である。
【００２８】
支持アーム２０は、主として、任意の方向をもっていてよい。図４Ａに示したように、第１の態様では、支持アーム２０は、チェーンホイール２，３およびチェーン４の平面に配置されていて、概ね水平方向、即ち、ホイール軸接続線Ｌに直角の方向を向いている。その場合、測定されるべき力構成成分Ｆｖの結果として、支持アーム２０内に発生する変形は、主として、長さの変化となる。当業者には明らかなように、変形センサ３０は、長さの変化を測定するようになっていることが必要である。
【００２９】
第２の態様では、図４Ｂに示したように、支持アーム２０は、チェーンホイール２，３およびチェーン４の平面に直角に配置されている。その場合、測定されるべき力構成成分Ｆｖの結果として、支持アーム２０内に発生する変形は、主として、曲がりである。当業者には明らかなように、変形センサ３０は、曲がりの変化を測定するようになっていることが必要である。
【００３０】
第３の態様では、図１および図２に示したように、支持アーム２０は、チェーンホイール２，３およびチェーン４の平面に配置されていて、概ね水平方向、即ち、ホイール軸接続線Ｌに従う方向を向いている。その場合、測定されるべき力構成成分Ｆｖの結果として、支持アーム２０内に発生する変形は、主として、曲がりである。当業者には明らかなように、変形センサ３０は、曲がりの変化を測定するようになっていることが必要である。
【００３１】
第３の態様が好ましい。この場合、図５に示したように、支持アーム２０を、直接、アームに取り付けないで、駆動ホイール２の軸またはフレ−ムに固定された被動ホイール３に取り付けることが好ましい。これにより、ホイールが、フレームに対して調整されて、たとえば、チェーンを締めるならば、力センサ１０の搭載を調整する必要がなくなるという利点がある。さらに、この場合、必要以上の搭載点が不要になり、且つ、ホイールの連結ボルトが緩くなったとき、測定装置が、曲げビーム２０の負荷が除去される点を自動的に捜す。
【００３２】
本発明の他の態様では、図６に示したように、駆動ホイール２と被動ホイール３の直径が互いに異なる場合、垂直力構成成分Ｆｖを測定するのに、独立した測定ホイール１０を必要としない。これまで発生した力Ｆｖに関して説明したが、この説明は駆動ホイール２と被動ホイール３にも適用できる。また、駆動ホイール２と被動ホイール３は、張力差の測度である垂直力構成成分を受ける。しかしながら、この場合、この垂直力構成成分は、第１チェーン部４Ａと第２チェーン部４Ｂに、それぞれ負荷された法線力の結果として、発生する。この力構成成分は、ホイール２と３と関連していて、図６で被動ホイール３として示した力センサ１３０で測定することができる。
【００３３】
ホイールに負荷された力を測定するために、現在まで、幾つかの力センサが開発されてきた。このような力センサが、WO01/30643およびPCT/NL02/00867に開示されている。これら公知の力センサは、総て、主として、力センサ１３０として応用することができるので、それらの設計・構造および作動に関して詳細に説明する必要はない。
【００３４】
公知の力センサは、チェーン自体、即ち、第２チェーンハーフには張力が負荷されないという考えの基に、第１チェーンハーフ４Ｃに負荷された張力を測定しようとするものである。従って、公知の力センサは、それらの感度方向が、概ね水平を向くように、少なくとも、概ね、第１チェーンハーフ４Ｄの方向に対応するように搭載される。本発明の範囲内で、力センサ１３０として適用するためには、それらの感度方向が、概ね垂直方向を向くように、搭載する必要がある。公知の搭載とは、単に、約９０度に亘って回転することを意味する。
【００３５】
当業者には明らかなように、本発明は、上述で例示した態様に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲で規定したように、本発明の範囲内で幾つかの変形および改良を行うことができる。
【００３６】
たとえば、力センサ１０は、その表面に、たとえば溝を備えていて、その溝にチェーンを走行させてもよい。
【００３７】
さらに、駆動ホイール２および／または被動ホイール３は、測定ホイール１０を取り付けるための支持アーム２０に対すると同じような方法で、支持アームによってフレーム５に取り付けることが出来る。
【００３８】
さらに、測定ホイール１０に負荷された力を測定するための力センサは、測定ホイールの軸上に、または測定ホイールのベアリングに搭載することができる。このような力センサとして、WO01/30643および／またはPCT/NL02/00867に記載されている力センサを提供すると有利である。測定ホイールの軸上に搭載する場合、力センサは、軸の曲がりを測定するように適応させることができる。測定ホイールのベアリングに搭載する場合、力センサは、測定ホイールに負荷された力を測定するように適応させることができる。
【００３９】
好ましくは、測定ホイール１０の水平位置は、前記線Ｌに沿って調整される。これにより、たとえば、測定ホイール１０がスプロケットホイールで、スプロケットがカップリングチェーン４のリンクに契合している場合に、利点がある。このような調整可能性は、支持アーム２０に、僅かに長い孔（すり割り付き孔）を形成し、その中に測定ホイール１０を取り付ける部材を固定することにより、比較的簡単に実現することができる。
【００４０】
図７Ａは、支持アーム２０の好ましい態様を示す斜視正面図である。図７Ａに示したように、支持アーム２０は、概略、長方形の断面をもったビーム形状である。ここで、第１搭載孔２０２が、第１端部２０１に形成されていて、支持アーム２０をフレームまたは自転車の軸等に搭載するようになっていて、且つ、測定ホイール１０を搭載するための細長い搭載孔２０４が、第２端部２０３に形成されている。前記細長い搭載孔２０４の長手方向は、概ね、支持アーム２０の中心線と一致している。この好ましい態様において、支持アーム２０には、アーム２０の殆ど全幅に亘って（即ち、垂直方向に）開口部２０９が延設されている。この場合、開口部２０９の外形は、ほぼＵ字形で、アーム２０を、第１アーム部２１０と第２アーム部２２０に分割している。第１アーム部２１０には、第１搭載孔２０２が形成されていて、第２アーム部２２０には、測定ホイール１０を搭載するための細長の搭載孔が形成されている。開口部２０９は、２個の自由ブリッジ部２３０，２４０を形成している。ブリッジ部２３０，２４０は、第２アーム部２２０を、第１アーム部２１０に接続している。各ブリッジ部２３０，２４０は、長手方向から見て、第１ブリッジ端部２３１，２４１、中央ブリッジ部２３２，２４２，および第２ブリッジ端部２３３，２４３を備えている。この場合、図示した好ましい態様では、中央ブリッジ部２３２，２４２は、第１ブリッジ端部及び第２ブリッジ端部より、幾分厚く形成されている。ブリッジ部の一つ、この場合ブリッジ部２３０の側面２３４には、２個の歪みゲージ２５１，２５２を備えた変形センサが搭載されている。この場合、２個の歪みゲージ２５１，２５２は、ブリッジ端部２３１，２３３とほぼ一直線に配設されている。図７Ｂは、横断力センサを支持する支持アームの斜視図である。側面２３４は、その面の直角方向が、ほぼ垂直、即ち、測定すべき力構成成分Ｆｖの方向に平行な面である。
【００４１】
この設計・構造による利点を下記に例示する。
【００４２】
前述したように、測定ホイール（図７Ａ、図７Ｂには図示していない）に横断力が負荷されると、第２アーム部２２０が、支持アーム２０の長手方向に垂直の方向の直線に沿って変位し、２個のブリッジ部２３０，２４０の外形がＳ字形に変形する。この変形は、主として、２個のブリッジ部２３０，２４０の最も薄い部分、即ち、第１および第２ブリッジ端部に発生する。その結果、歪みゲージ２５１，２５２の一方が長くなり、歪みゲージ２５１，２５２の他方が短くなり、それにより発生した信号が処理されて、互いに増強することができる。支持ア−ムが、外部から負荷を受けたり、または温度変化の結果、たとえば、長さが伸びるような変形作用を受ける場合、測定ストリップのアウトプット信号が、互いを相殺する。
【００４３】
全体に負荷が掛かり、曲がるような剛体の支持アームを使用した場合、支持ア−ムの互いに対向する面（上面及び底面）に、他方を補償する２個の測定ストリップを配置しなければならない。このことは、表面処理および歪みゲージを取り付けるような操作を、２回行わなければならないということを意味する。これに対して、本発明が提案する設計・構造の場合は、単に１回の処理で済む。
【００４４】
更なる利点は、支持アーム自体の製造にある。支持アームとして使用することができるためには、測定アームの曲がり−感応性部分を精密に加工しなければならない。剛体支持アームの場合、曲がりは、比較的長い長さに亘って発生するので、長い長さに亘って精密加工を施す必要がある。このことは、煩わしく、且つ、支持アームが高価になる。本発明の支持アームの場合、唯一のブリッジ部２３０を精密に加工すればよいので、簡単である。本発明で可能な態様において、細長孔２０４および開口部２０９は、１回の内抜き処理で加工できる。
【００４５】
本発明の支持アームの更なる利点は、それを使用する時に得ることができる。第２アーム部２２０は、支持アーム２０の長手方向に垂直な方向の線に沿って変位するので、ブリッジ部の変形、およびブリッジ部の変形によって発生するセンサ信号は、細長孔２０４内の測定ホイールの軸の正確な位置とは無関係である。
【００４６】
第１アーム部と第２アーム部の間のブリッジ部の数は、２個以上でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】直接フレ−ムに取り付けられた支持アームに搭載された横断力センサを具備していて、停止状態にあるトランスミッションシステムの斜視側面図である。
【図２】駆動力が働いて作動状態にある図１のトランスミッションシステムの斜視図である。
【図３】横断力センサの変形例を示す斜視図である。
【図４Ａ】横断力センサ用の垂直アームを具備した図１のトランスミッションシステムの一部を示す斜視側面図である。
【図４Ｂ】チェーンの平面に直角に配設された横断力センサ用の水平アームを具備した図１のトランスミッションシステムの斜視正面図である。
【図５】変形として、横断力センサの支持アームが、被動ホイールの軸に取り付けられた図１と同様のトランスミッションシステムの斜視側面図である。
【図６】変形として、被動ホイールの軸を、横断力センサとして使用している、図１と同様のトランスミッションシステムの斜視側面図である。
【図７Ａ】横断力センサを支持する支持アームの詳細を示す説明図である。
【図７Ｂ】横断力センサを支持する支持アームの詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      トランスミッションシステム
２      駆動ホイール
３      被動ホイール
４      駆動チェーン
４Ａ    第１部品
４Ｂ    第２部品
４Ｃ    第３部品
４Ｄ    第４部品
６      測定システム
１０    横断力測定ホイール
１１    接触面
１２    接触面
１３    接触面
１４    接触面
２０    支持アーム
３０    測定センサ
４０    プロセッサ  
１３０  出力センサ
２０１  第１端部
２０２  第１搭載孔
２０３  第２端部
２０４  細長搭載孔
２０９  開口部
２１０  第１アーム部
２２０  第２アーム部
２３０  ブリッジ部
２３１  第１ブリッジ端部
２３２  中央ブリッジ部
２３３  第２ブリッジ端部
２３４  ブリッジ部２３０の側面
２４０  ブリッジ部
２４１  第１ブリッジ端部
２４２  中央ブリッジ部
２４３  第２ブリッジ端部
２５１  歪みゲージ
２５２  歪みゲージ
Ｆｃ第１チェーンハーフ４Ｃに掛かる張力
ＦＤ第２チェーンハーフ４Ｄに掛かる張力
ＦＤＣ    横断力
ＦＤＤ    横断力
ＦＤＲ横断力
Ｆｖ    力の構成成分
Ｌ      ホイール２と３の回転中心点を結ぶ線
ＳＭプロセッサ３０によって与えられる電気測定信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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