(57)【要約】  ペダル駆動車両のためのクランクアセンブリが、第１の部材と、第２の部材と、回転センサとを含む。第１の部材は、ペダル駆動車両のクランク軸について回転する。第２の部材は、第１の部材に回転的に連結され、部材ピボットを介して第１の部材について旋回するように構成される。第２の部材は、ペダルインターフェースでペダルを受けるように構成される。回転センサは、第１の部材に連結され、第１の部材に対する第２の部材の回転を測定するように構成される。
2018505816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダル駆動車両のためのクランクアセンブリであって、
前記ペダル駆動車両のクランク軸について回転する第１の部材と、
該第１の部材に回転的に連結され、部材ピボットを介して前記第１の部材について旋回するように構成される、第２の部材であって、ペダルインターフェースでペダルを受けるように構成される、第２の部材と、
前記第１の部材に連結される回転センサであって、前記第１の部材に対する前記第２の部材の回転を測定するように構成される、回転センサとを含む、
クランクアセンブリ。
【請求項２】
前記回転センサは、センサギアを含み、当該クランクアセンブリは、前記第２の部材に連結されるアークギアを更に含み、該アークギアは、前記第１の部材に対して回転する前記第２の部材に応答して前記センサギアの回転を引き起こすように構成される、請求項１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項３】
前記センサギアの回転は、前記アークギアによって機械的に増幅される、請求項２に記載のクランクアセンブリ。
【請求項４】
前記センサギアは、車軸について回転し、前記アークギアは、前記車軸と前記クランク軸との間で前記センサギアと係合する、請求項２に記載のクランクアセンブリ。
【請求項５】
前記アークギアは、前記センサギアを覆うシールドを含む、請求項２に記載のクランクアセンブリ。
【請求項６】
前記部材ピボットは、第１の部材ピボットであり、
当該クランクアセンブリは、
前記ペダル駆動車両の前記クランク軸について回転する第３の部材と、
該第３の部材に回転的に連結され、第２の部材ピボットを介して前記第３の部材について旋回するように構成される、第４の部材であって、ペダルインターフェースでペダルを受けるように構成される、第４の部材とを更に含む、
請求項１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項７】
前記回転センサは、第１の回転センサであり、
当該クランクアセンブリは、
前記第３の部材に連結される第２の回転センサを更に含む、
請求項６に記載のクランクアセンブリ。
【請求項８】
前記第１の部材に連結され、前記第１の回転センサに通信的に連結される、コントローラを更に含み、該コントローラは、前記第１の部材と前記第３の部材との間の配線経路を介して前記第２の回転センサにも通信的に連結される、請求項７に記載のクランクアセンブリ。
【請求項９】
前記コントローラは、前記第１及び第２の回転センサのトルク測定値から前記第１及び第２のクランクアームの角速度を導き出すように構成される、請求項８に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１の部材に連結され、前記第１の回転センサに通信的に連結される、電源を更に含み、該電源は、前記第１の部材と前記第３の部材との間の配線経路を介して前記第２の回転センサにも通信的に連結される、請求項７に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１１】
前記第１の部材は、実質的に封止された筐体を含み、前記回転センサは、前記筐体の内側に位置付けられる検知要素を含む、請求項１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１２】
前記筐体の内側に位置付けられ、前記回転センサに通信的に連結される、コントローラを更に含み、該コントローラは、回転センサ出力から導き出される出力を提供するように構成される、請求項１１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１３】
前記筐体の内側に位置付けられる電源を更に含む、請求項１１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１４】
前記筐体の内側に位置付けられる無線送受信器を更に含む、請求項１１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１５】
ペダル駆動車両のためのクランクアセンブリであって、
第１のクランクアームと、
該第１のクランクアームに連結されるコントローラと、
前記第１のクランクアームに連結される第１のトルクセンサと、
前記コントローラを前記第１のトルクセンサに通信的に連結する第１の導電体と、
第２のクランクアームと、
該第２のクランクアームに連結される第２のトルクセンサと、
前記コントローラを前記第２のトルクセンサに通信的に連結する第２の導電体とを含み、
該第２の導電体は、前記第１のクランクアームから前記第２のクランクアームに通される、
クランクアセンブリ。
【請求項１６】
前記第１のクランクアームに連結される電源を更に含み、該電源は、前記第１及び第２のトルクセンサ並びに前記コントローラに電力を供給するように構成される、請求項１５に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１７】
前記電源を前記第１のトルクセンサに動作的に連結する第３の導電体と、
前記電源を前記第２のトルクセンサに動作的に連結する第４の導電体とを更に含み、
該第４の導電体は、前記第１のクランクアームから前記第２のクランクアームに通される、
請求項１６に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１８】
前記第１及び第２のトルクセンサは、回転センサである、請求項１５に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１９】
ペダル駆動車両のためのクランクアセンブリであって、
クランク車軸と、
該クランク車軸に連結される第１のクランクアームと、
該第１のクランクアームに連結される第１のトルクセンサと、
前記クランク車軸に連結される第２のクランクアームと、
該第２のクランクアームに連結される第２のトルクセンサと、
前記第１のトルクセンサ及び前記第２のトルクセンサに通信的に連結されるコントローラとを含み、
該コントローラは、前記第１及び第２のトルクセンサのトルク測定値を出力するように構成される、
クランクアセンブリ。
【請求項２０】
前記第１及び第２のトルクセンサは、回転センサである、請求項１９に記載のクランクアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は、２０１５年２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／１１７，８８２号の優先権を主張し、その全体を参照として本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
ペダル駆動車両(pedal-driven  vehicle)を作動させるとき、乗り手は、彼らのエネルギ消費及び結果として得られる車両の性能に関するフィードバックを望むことがある。例えば、電力(power)、トルク(torque)、角速度(angular  velocity)のような、ペダリング情報(pedaling  information)は、乗り手に彼らのフィットネスレベルを知らせ、ペダリング効率及び／又は技法の改善を容易にすることがある。この目的を達成するために、電力計(power  meters)が、ペダリングデータを収集して報告する自転車及び他のペダル駆動車両における使用のために開発されている。
【発明の概要】
【０００３】
ペダル駆動車両のためのクランクアセンブリは、第１の部材と、第２の部材と、回転センサとを含む。第１の部材は、ペダル駆動車両のクランク軸について回転する。第２の部材は、第１の部材に回転的に連結され、部材ピボットを介して第１の部材について旋回するように構成される。第２の部材は、ペダルインターフェースでペダルを受けるようにも構成される。回転センサは、第１の部材に連結され、第１の部材に対する第２の部材の回転を測定するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】自転車の形態の例示的なペダル駆動車両を示している。
【０００５】
【図２Ａ】クランクアームを含む例示的なクランクアセンブリの１つ又はそれよりも多くのそれぞれの状態のうちの１つを示している。
【図２Ｂ】クランクアームを含む例示的なクランクアセンブリの１つ又はそれよりも多くのそれぞれの状態のうちの１つを示している。
【図２Ｃ】クランクアームを含む例示的なクランクアセンブリの１つ又はそれよりも多くのそれぞれの状態のうちの１つを示している。
【０００６】
【図３Ａ】例示的なギアアセンブリのそれぞれの状態を示している。
【図３Ｂ】例示的なギアアセンブリのそれぞれの状態を示している。
【０００７】
【図４】例示的なセンサアセンブリを概略的に描いている。
【０００８】
【図５】中空クランクを含む例示的なクランクアセンブリを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上述のように、ペダル駆動車両の乗り手は、彼らのエネルギ消費及び結果として得られる車両の性能に関する情報を望むことがある。例えば、電力出力(power  output)、ペダルトルク(pedal  torque)、及びペダルスピード(pedal  speed)のような、ペダリング情報は、乗り手に彼らのフィットネスレベルを知らせ、ペダリング効率及び／又は技法の最適化を容易にすることがある。この目的を達成するために、電力計を使用して、ペダリングデータを収集し、乗り手に報告することがある。
【００１０】
図１は、自転車の形態の例示的なペダル駆動車両１００を示している。しかしながら、ペダル駆動車両１００は、一輪車、三輪車、四輪車、人力車、ペダル駆動ボート、ペダル駆動航空機などの形態を非限定的に含む、任意の適切な形態を取ってよい。
【００１１】
ペダル駆動車両１００は、乗り手によって提供されるペダリング運動を車両の並進運動に既知の方法で変換することを容易にすることがある。例えば、車両１００は、クランクアーム１０４を有するクランクアセンブリ１０２を含んでよく、クランクアーム１０４には、ペダル１０６が連結されてよい。車両１００の乗り手は、ペダル１０６に力を加えてよく、それはクランクアーム１０４へのトルクの適用をもたらす。次いで、クランクアーム１０４へのトルクの適用は、チェーンリング１０８を回転させてよく、チェーンリング１０８の回転は、チェーン１１２を介してコグセット１１０に加えられてよい。コグセット１１０の運動を車両１００の後輪１１４に加え、それにより、車両を駆動し、並進運動を可能にしてよい。
【００１２】
ペダル駆動車両１００の様々な動作特徴を測定して用いて、乗物の乗り手にフィードバックを提供してよい。この目的を達成するために、１つ又はそれよりも多くのセンサがクランクアームに連結されてよい。以下に更に詳細に記載するように、回転センサ及び／又はトルクセンサを使用して、ペダル１０６の角スピード又は速度、クランクアーム１０４で生成される電力、ペダルに適用されるトルク、及び／又は他の量の測定値を乗り手に提供してよい。その上、以下に更に詳細に記載するように、送受信器を使用して、そのような測定値を適切な出力デバイスに送信してよく、その場合、測定値又は測定値から導き出される情報は、車両１００の乗り手に伝えられてよい。出力デバイスは、例えば、ディスプレイデバイス、スピーカ、触覚フィードバックデバイス、スマートフォン、ヘッドユニット等であってよい。
【００１３】
図１では、単一のクランクアームが特徴とされているが、ペダル駆動車両１００は、第２のクランクアームも含む。第２のクランクアームは、クランクアーム１０４と類似の機能的特徴及び幾何学的構成を有してよい。第２のクランクアームは、例えば、第１のクランクアーム１０４に対して１８０°に位置付けられてよいが、第１及び第２のクランクアームの他の相対配置が想定される。更に、クランクアームは車両１００の対向する側に配置されてよく、クランクアームを左右のクランクアームと呼ぶことがある。ペダリングデータは、クランクアームの間で平均化される等して、各クランクアームについて別々に提供されてよい。
【００１４】
図２Ａ及び２Ｂは、クランクアーム２０２を含む例示的なクランクアセンブリ２００のそれぞれの状態を示している。クランクアーム２０２は、例えば、図１のクランクアーム１０４及び／又はペダル駆動車両１００に含められる第２のクランクアームであってよい。
【００１５】
クランクアーム２０２は、（例えば、図１のペダル駆動車両１００の）クランク軸２０６について回転する第１の部材２０４を含んでよい。クランク軸２０６は、図２Ａ及び図２Ｂに破線で示す中空クランク車軸２０８を少なくとも部分的に通じて（例えば、図２Ａ及び図２Ｂのページ内の方向に）延びてよい。クランク車軸２０８は、同様に破線で示すチェーンリング２１０を通じて、第２のクランクアームに進んでよい。幾つかの実施例において、クランク軸２０６、クランク車軸２０８、及びチェーンリング２１０のうちの１つ又はそれよりも多くは、実質的に同軸であってよい。図５を参照して更に詳細に記載するように、クランク車軸２０８は、電力及び／又はデータを運ぶ導電体が通される空間を提供してよい。幾つかの実施形態では、左右のクランクアームを接続するボルトが、左右のクランクアーム内の電気コンポーネントが通信的に(communicatively)連結されるように、配線経路（例えば、中空シャフト）を含んでよい。
【００１６】
クランクアーム２０２は、第１の部材２０４に回転的に連結され、部材ピボット２１４を介して第１の部材について旋回するように構成される、第２の部材２１２を更に含んでよい。部材ピボット２１４は、第１の部材２０４についての第２の部材２１２の旋回運動を可能にする、任意の適切な機構を含んでよい。例えば、部材ピボットは、軸受機構を含んでよい。第２の部材２１２は、ペダルインターフェース２１６でペダル（例えば、図１のペダル１０６）を受けるように構成されてもよく、ペダルインターフェースは、そこへのペダルの取り外し可能な取り付けを可能にする様々な適切な機構（例えば、ねじ山付きボア）を含んでよい。
【００１７】
バネ又は他の機構を使用して、第１の部材２０４及び第２の部材２１２を初期設定向き（例えば、０°）に付勢してよい。ペダリング力は、バネの付勢に打ち勝つことにより、ペダルストロークの少なくとも部分に亘ってバネにエネルギを蓄えてよい。ペダルストロークの他の部分の間に、蓄えたエネルギを放出してよい。任意の適切なバネ又は他のエネルギ貯蔵デバイスが使用されてよい。バネ又は他の機構を介してポテンシャルエネルギを蓄え且つ放出することは、クランクストロークの間のデッドスポット(dead  spots)を減少させ（例えば、実質的に排除し）、駆動ホイールに対してより一層均一なトルクを提供すると考えられる。 結果として、乗り手の疲労の開始が遅延されることがあり、及び／又はペダル駆動車両の電力出力及びスピードが増大させられることがある。更に、デッドスポットが減衰されると、クランクアームに機械的に連結される駆動ホイールの牽引力が増大させられることがある。
【００１８】
図２Ｃは、例えば、乗り手からのペダル入力を介して、クランク軸２０６について時計回りに回転される簡略化された形態のクランクアーム２０２を示している。
【００１９】
クランクストロークを通じるクランクアームの経路を描くために、クランクアーム２０２の多数の位置が同時に図示されている。クランクストロークにおけるクランクアーム２０２の様々な位置の角度２３０が、クランク軸２０６から、クランク軸から部材ピボット２１４に延びる線２３４まで延びる、垂直軸２３２から測定されてよい。よって、角度２３０は、垂直軸２３２に関する第１の部材２０４の回転を判定する(measures)。垂直軸は重力軸と平行であってもよいことが理解されるであろう。
【００２０】
クランクストロークは、上向きクランクストロークと下向きクランクストロークとに概念的に分割される。 下向きのクランクストロークは、時計回り方向における０°の角度〜１８０°の角度までの第１の部材２０４の回転範囲に対応することがある。他方、上向きのクランクストロークは、時計回り方向における１８０°の角度〜３６０°の角度までの第１の部材２０４の回転範囲に対応することがある。
【００２１】
上述のように、バネ又は他の機構は、下向きクランクストローク及び上向きクランクストロークの両方の間にエネルギを蓄積し且つ放出するように構成されてよい。例えば、角度２３０が９０°であるとき、第２の部材２１２は、中立回転構成から離れる方向に回転させられ、従って、ポテンシャルエネルギを蓄える。角度２３０が１８０°のときのクランクストロークの底で、バネアセンブリに蓄えられたエネルギの大部分又は全部が、ストロークの先行部分で放出され、従って、バネアセンブリは、 クランクストロークの底でポテンシャルエネルギを蓄えず或いは僅かに蓄える。このポテンシャルエネルギの溶出は、クランクストロークの底付近でクランクアーム２０２によって適用されるトルクの量を増加させる。その結果、クランクアームのトルク曲線における谷（例えば、いわゆる“デッドスポット”）のうちの１つの大きさが減少させられる。
【００２２】
具体的には、クランクアーム２０２の角度２３０が１８０°及び３６０°（例えば、６時及び１２時）に近いとき、バネアセンブリ内のポテンシャルエネルギが放出される。角度２３０が１８０°であるとき、ペダルに対するあらゆる力は、バネの圧縮方向に対して垂直になり、バネが戻る(decompress)のを可能にする。このとき、バネは水平方向に向けられているので、エネルギは回転方向において解放され、トルクを増加させる。
【００２３】
追加的に、図２Ｃに描写する実施例において、乗り手は、上向きクランクストローク中にペダルインターフェース２１６に対して上向きの力を加えている。従って、ペダルインターフェース２１６に結合されたペダルは、ユーザが上向きクランクストロークを通じて第２の部材２１２に対して上向きの力を加えるのを可能にするように構成された、トークリップ、クリップレスペダル、及び／又は他の適切なデバイスを含んでよい。しかし、他の実施例では、上向きのクランクストローク中に下向きの力が加えられてよい。この場合には、戻り止めは、バネアセンブリが逆効果ポテンシャルエネルギを蓄えるのを防止する。角度２３０が２７０°であるとき、第２の部材２１２は、再び中立回転構成から離れる方向に回転させられて、エネルギを蓄える。このエネルギは、クランクストロークの後続の部分を通じて放出され、角度２３０が３６０°であるとき、エネルギの大部分又は全部は、以前に放出されている。このようにして、クランクアームのトルク曲線における他の谷の大きさが減少させられて、クランクストロークを通じてより一層均一なトルク曲線を提供する。この種類のトルク曲線は、クランクアームに機械的に連結された駆動ホイールの牽引力を増加させ、ペダル駆動車両の電力出力及び／又はスピードを増加させ、且つ／或いは乗り手の疲労の開始を遅延させると考えられる。
【００２４】
更に、図２Ｃに描写する実施形態において、クランク軸２０６と部材ピボット２１４との間の距離は、下向き及び上向きのクランクストロークを通じて、クランク軸とペダルインターフェース２１６との間の距離よりも小さい。しかしながら、クランクアーム２０２の他の回転特性も想定される。
【００２５】
部材ピボット２１４の経路２３６も図２Ｃに示されている。経路は、実質的に円形である。加えて、ペダルインターフェース２１６の経路２３８が示されている。第２の部材２１２が非中立状態にあるとき、ペダルインターフェース２１６の経路は、ペダルインターフェース２１６とクランク軸２０６との間の距離が減少することの故に、円形でない。
【００２６】
クランクアーム２０２の動作属性は、クランクアームを含むペダル駆動車両において、上述したペダルデータの少なくとも部分を提供するために測定されてよい。この目的を達成するために、クランクアーム２０２は、センサギア２１８を含んでよい。センサギア２１８は、例えば、回転センサの部分を形成してよい。描写する実施例において、センサギア２１８は、第１の部材２０４に対する第２の部材２１２の旋回運動がセンサギアを作動させるように構成され、それは上述のペダリングデータの少なくとも部分の導出を可能にすることがある。
【００２７】
従来的なクランクアームと異なり、クランクアーム２０２は、部材ピボット２１４と、回転センサとを含む。数多くのピボット構成及び数多くの回転センサ実施が想定される。例えば、ポテンショメータ又はホール効果センサが使用されてよい。幾つかの実施において、回転センサは、部材ピボット地点と同心であってよいのに対し、図２Ａ及び図２Ｂに例示される実施のような他の実施において、回転センサ及び部材ピボットは、偏心してよい。本明細書で開示する実施形態は、如何様にも限定的でない。他の種類の回転センサ及び／又は他のピボット構成も、ペダリングデータを提供しながら、デッドスポットを平滑化することができる。
【００２８】
図２Ａ及び図２Ｂに例示する実施例において、クランクアセンブリ２００は、第１の部材２０４に対して回転する第２の部材２１２に応答してセンサギア２１８の回転を引き起こすように構成されたアークギア２２０を含んでよい。アークギア２２０は、図２Ａ及び図２Ｂに破線で示すシールド２２２(shield)を含んでよく、シールド２２２は、センサギア２１８を覆い、それにより、センサギアを破片及び要素から保護して、検知機能性を保持する。図２Ａ及び図２Ｂは、ネジ２２４を介して第２の部材２１２に連結されたシールドを示しているが、他の接続機構が想定される。幾つかの実施形態において、アークギア２２０は、第２の部材２１２の一体部品であってよい。
【００２９】
他の想定される電力計設計の潜在的な欠点は、限定的な範囲のセンサ−例えば、回転センサの限定的な角度範囲の使用に起因する、検知の不正確性である。この欠点に対処し、クランクアーム２０２のペダリングデータ収集の精度を増大させるために、センサギア２１８の回転は、アークギア２２０によって機械的に増幅させられてよい。この構成を例示するために、図２Ｂは、角度θ（例えば、１０°）だけ第１の部材２０４に対して回転させられた第２の部材２１２を示している。角度θは、例えば、第１の部材２０４及び第２の部材２１２のそれぞれの長手方向軸の間の角度であってよい。図２Ｂは、例えば、ユーザによって提供されるペダリング力が第２の部材２１２を第１の部材２０４に対して枢動させるクランクアーム２０２の状態を表すことがある。このクランクアーム２０２の状態は、図２Ａに描写するクランクアームの状態と対照的であってよく、それは、例えば、乗り手がペダリング力を提供しておらず、第２の部材２１２が第１の部材２０４と実質的に位置合わせされている（例えば、θが約０°である）、状態に対応する。
【００３０】
アークギア２２０によって与えられる潜在的な機械的増幅を更に例示するために、図３Ａ及び図３Ｂは、センサギア２１８とアークギア２２０とを含む例示的なギアアセンブリ３００のそれぞれの状態を幾分概略的に示している。図３Ａ及び３Ｂは、例えば、アークギア２２０及びセンサギア２１８の下面を描写し、図２Ａに示す第１の部材２０４及び第２の部材２１２の相対的な向き並びに図２Ｂに示す相対的な向きにそれぞれ対応する、ギアアセンブリ３００の状態を示している。
【００３１】
図３Ａにおいて、センサギア２１８は、第２の部材２１２が第１の部材２０４に対して実質的に回転させられないので、アークギア２２０に対して実質的に回転させられない（例えば、０°）の向きにあってよい。逆に、図３Ｂにおいて、センサギア２１８は、第１の部材２０４に対する角度θを通じた第２の部材２１２の回転の結果、角度βを通じて回転させられてよい。アークギアの歯３０３がセンサギア２１８と係合するときにアークギア２２０によって提供される機械的増幅の故に、角度βは、より大きな範囲のセンサギアが利用されるよう、角度θよりも大きくてもよい。非限定的な実施例として、角度θは、１０°であってよいのに対し、角度βは、８０°であってよく、その場合、アークギア２２０は、８の機械的増幅定数(amplification  factor)を提供してよい。しかしながら、他の適切な増幅定数が利用されてよい。
【００３２】
図２Ａ及び図２Ｂに戻ると、アークギア２２０は、センサギアが回転する車軸２２６とクランク軸２０６との間でセンサギア２１８と係合してよい。例えば、アークギア２２０の歯３０２（図３Ａ及び図３Ｂ）は、これらの点の間でセンサギア２１８と係合してよい。センサギア２１８は、第１の部材２０４に含められる筐体２２８(enclosure)の外側に位置付けられてよく、筐体２２８は、その中に位置付けられるコンポーネントを破片及び要素から保護するために実質的にシールされてよい。そのような構成において、センサギア２１８は、センサギアの作動が検知要素の作動を引き起こし、それにより、ペダリングデータを導き出すために用い得る読取りを生成するよう、筐体２２８の内側に位置付けられた検知素子（図２Ａ及び図２Ｂには示されていない）に動作的に連結されてよい。このようにして、筐体２２８は、検知要素を劣化から保護しながら、アークギア２２０によるセンサギア２１８の作動を可能にしてよい。
【００３３】
筐体２２８は、取外し可能なカバーを利用して、その中に位置付けられるコンポーネントへのアクセスを可能にしてよい。取外し可能なカバーは、ボルト、ネジ、又は他の適切な機構によって装着され且つ／或いは取り外されてよく、筐体内への破片の侵入を防止するガスケットのような適切な機構を利用してよい。図４に示すように、センサギア２１８は、筐体にある開口を通じて経路指定される車軸を介して筐体２２８内に位置付けられる検知要素に物理的に連結されてよい。開口を実質的に封止して、開口を通じる筐体２２８内への破片の侵入を防止しながら、車軸が開口を通過するのを可能にしてよい。センサギア２１８が適切な無線接続を介して（例えば、誘導結合又は容量結合を介して）検知要素に通信的に連結される代替的な構成が想定される。
【００３４】
上述のように、クランクアーム２０２は、ペダル駆動車両（例えば、図１の車両１００）内に設けられる２つのクランクアームのうちの１つであってよく、少なくとも何らかの検知機能性が、クランクアームの他方に設けられてよい。そのような実施形態では、図２Ａ及び図２Ｂには示されていないが、クランクアセンブリ２００は、ペダル駆動車両のクランク軸２０６について回転する第３の部材と、第３の部材に回転的に連結され、部材ピボットを介して第３の部材について旋回するように構成される、第４の部材とを更に含んでよく、第４の部材は、ペダルインターフェースでペダルを受けるように構成される。更に、クランクアセンブリ２００は、センサギア２１８及びアークギア２２０に加えて、第３の部材に連結された第２の（例えば、回転）センサと、第４の部材に連結された第２のアークギアとを含んでよい。
【００３５】
図４は、例示的なセンサアセンブリ４００を概略的に描写している。センサアセンブリ４００を使用して、例えば、図１のペダル駆動車両１００におけるペダリングデータを収集して報告してよい。アセンブリ４００は、図２Ａ及び図２Ｂのクランクアーム２０２に組み込まれた筐体２２８を含んでよい。アセンブリ４００は、センサギア２１８も含んでよく、検知要素４０２へのその動作的な連結が描写されている。検知要素４０２は、例えば、抵抗センサ又は電位差計の形態のような、任意の適切な形態を取ってよい。センサギア２１８の回転作動の故に、センサギア及び検知要素４０２は、回転センサ４−４として指定されてよい。しかしながら、回転センサであってもなくてもよいトルクセンサを使用するセンサ構成を含む、代替的なセンサ構成も可能である。
【００３６】
センサギア２１８の回転は、任意の適切な方法で様々なペダリングデータ量を導出するために使用されてよい。そのような量は、クランクアームの角速度/加速度、クランクアセンブリのトルク、平均又は瞬間出力パワー、左右トルク又はパワーバランス等を含んでよいが、これらに限定されない。センサギア２１８の回転は、（例えば、それに連結される物理的継手を介して）対応するクランクアームの運動と比例することがあるので、クランクアームの物理的特性の知識（長さ、アークギアの歯車比、バネ力等）は、本明細書に記載するペダリングデータ量の正確な計算を可能にすることがある。
【００３７】
センサアセンブリ４００は、筐体２２８の内側に位置付けられ、回転センサ４０４に通信的に連結される、コントローラ４０６を含んでよい。コントローラ４０６は、回転センサ出力から得られる出力を提供するように構成されてよい。よって、図４は、コントローラ４０６に供給される検知要素４０２からのセンサ出力を示している。コントローラ４０６によって様々な適切な方法においてセンサ出力を処理して、１つ又はそれよりも多くのペダリングデータ量を導出してよい。幾つかの実施例において、コントローラ４０６は、２つ又はそれよりも多くのクランクアームのためにセンサ出力を受け取ってよく、その場合、ペダリングデータは、各クランクアームについて得られてよく、或いは２つ又はそれよりも多くのクランクアームの間で平均化されてよい。一例として、コントローラ４０６は、第１及び第２のセンサに通信的に連結されてよく（例えば、第１及び第２のクランクアームにそれぞれ設けられてよく）、第１及び第２のセンサの測定値から第１及び第２のクランクアームの角速度を導き出すように構成されてよい。代替的又は追加的に、コントローラ４０６は、第１及び第２のセンサの一方又は両方のトルク測定値から第１及び第２のクランクアームの少なくとも１つのトルクを出力するように構成されてよい。他の例として、コントローラ４０６は、（例えば、第１及び第２のクランクアームの個々のトルク読取りを加算することによって計算される）２つのクランクアームの総トルクからクランクアセンブリの角速度又はスピードを導き出してよい。総トルクは、角速度の２倍に対応する周波数（例えば、毎分回転数）を有してよく、角速度の容易な計算を可能にする。そのようなアプローチは、加速度計及び／又はジャイロスコープを用いずに角速度検知を可能にすることがある。以下に更に詳細に記載するように、コントローラ４０６は、ペダルデータ処理を様々な程度で実行してよい。例えば、コントローラ４０６は、計算デバイスに前駆（例えば、未処理）ペダリングデータを提供してよく、計算デバイスは、前駆ペダリングデータからペダリングデータ量を導き出し、或いは、それ自体がペダリングデータ量を決定し、例えば、それを乗り手に報告してよい。
【００３８】
センサアセンブリ４００は、筐体２２８の内側に位置付けられる送受信器４０８を含んでよい。図４に示すように、送受信器４０８は、コントローラ４０６に通信的に連結されて、生ペダリングデータ及び／又はコントローラによって導出されたペダリングデータの報告を可能にする。送受信器４０８は、任意の適切なコンピューティング及び／又は出力デバイス（例えば、スマートフォン又はコックピットコンピュータ、外部又は周辺コンピューティングデバイス）にペダリングデータを送信してよい。送受信器４０８は、コントローラ４０６と一体であってよく、コントローラ４０６と別体であってよい。送受信器４０８は、任意の適切な通信プロトコル（例えば、低エネルギBluetooth（登録商標）及び／又はＡＮＴ＋）を利用してよい。低エネルギアンテナを使用することによって、コンピューティングシステムにおける電力消費を低減することができ、それにより、例えば、システム効率を向上させることができる。
【００３９】
コントローラ４０６は、オンコントローラ計算を実行するように構成されてよく、且つ／或いは、オフコントローラ計算のために前駆情報を外部コンピューティングデバイス（例えば、スマートフォン又は車両コックピットに搭載されたコンピュータ）に送信するように構成されてよい。この目的を達成するために、図４は、送受信器４０８から出力を受信するよう動作可能であってよい計算デバイス４０９を示している。両方のシナリオにおいて、計算デバイス（例えば、コントローラ、スマートフォン又は他のモバイルデバイス、ヘッドユニット、又は他の外部／周辺コンピュータ）は、特定のクランクアーム実施に基づく任意の適切なペダリングパラメータを計算するようにプログラムされてよい。
【００４０】
例えば、スマートフォンを計算デバイス４０９として使用する場合には、乗り手の既存のモバイルデバイスのコンピューティングパワーが活用されるという事実の故に、システムのコストを低減させることができる。しかしながら、スマートウォッチ、タブレット、ラップトップ、専用ペダル駆動コンピューティングデバイス等のような、数多くの適切な計算デバイスが考慮されてきている。従って、あらゆるデータ生成機能性をモバイルアプリケーションの形態において提供し得ることが理解されるであろう。
【００４１】
計算デバイス４０９は、メモリと、プロセッサとを含む。本明細書で議論する計算デバイスに対応する様々な機能性がプロセッサによって実行可能なメモリ内のコードとして格納されてよいことが理解されるであろう。
【００４２】
計算デバイス４０９は、コントローラによって提供されるデジタル信号に基づいて様々なペダル駆動車両データを生成するように構成される。ペダル駆動車両データは、電力（例えば、平均電力、瞬間電力）、左右の電力バランス、左右のトルク有効性(effectiveness)、左右のペダルの円滑性(smoothness)、左右のトルクプロファイルのような、クランクアームセンサに対応するデータを含む。計算デバイスによって生成することができる追加的なデータは、消費カロリー、スピード、旅行距離、経過時間、上昇利得、温度、及びリズム(cadence)を含む。このような方法において電力を測定することは、乗り手が、彼らの脚からペダル駆動車両のパワートレインにどれだけの電力が伝達されたかを知るのを可能にする。その上、センサ入力から計算デバイスによって生成される豊富なデータは、乗り手が、進行状況、トレーニングスケジュールを追跡するのを可能にし、乗車様式を向上させるのを可能にする。前述のデータは、図式的プロット(graphical  plots)の形態において乗り手に提示されてよいことが理解されるであろう。
【００４３】
（例えば、図２Ｃを参照して上述した構成において）バネ又は他の機構を使用してクランクアーム２０２にエネルギを蓄える実施において、クランクアームの回転によってバネに蓄えられるエネルギは、以下の等式を使用して決定されてよい。
【００４４】
【数１】
2018505816.tif 000003
【００４５】
第１の部材に対するトルク（Ｎｍ）は、（第２の部材に対して垂直なトルクについて）以下によってもたらされる。
【００４６】
【数２】
2018505816.tif 000004
【００４７】
ｋは、ねじりバネ定数（Ｎｍ／ラジアン）であり、θは、ラジアンにおける偏向角である。
【００４８】
電力（ワット）は、以下によってもたらされてよい。
【００４９】
【数３】
2018505816.tif 000005
【００５０】
ここで、ωは、角スピード（ラジアン／秒）である。Ρ、τ、及びωは、通常、１回転内で、より長い時間枠内で、全て時間と共に変化する。τは、左右のクランクアームのトルクの和である。
【００５１】
角スピードωは、以下によるリズム（ｒｍｐ）に関連する。
【００５２】
【数４】
2018505816.tif 000006
【００５３】
トルク有効性（ＴＥ）及びペダリング平滑度（ＰＳは以下のように定義されることがある）。
【００５４】
【数５】
2018505816.tif 000007
【００５５】
Ｐ＋は、ペダルを前方に押して、正のトルクを発生させる電力(power)であり、Ｐ−は、反対方向のパワーであり、負又はゼロである。
【００５６】
【数６】
2018505816.tif 000008
【００５７】
Ｐａｖｅは、フルストローク中にペダルに加えられる平均電力であり、Ｐｍａｘは、ストローク中にペダルに加えられる最大電力である。
【００５８】
更に、クランクの角速度及びトルクは、通常、１つの回転から次の回転まで並びに１回転内で、時間に依存する。従って、以下の等式を使用してクランクの電力及びトルクを計算してよい。
【００５９】
【数７】
2018505816.tif 000009
【００６０】
【数８】
2018505816.tif 000010
【００６１】
計算装置４０９によって、トルク、エネルギ出力、及びトルク有効性に関する方程式が使用して、ペダル駆動車両データを生成してよいことが理解されるであろう。このような方法において電力を測定することは、乗り手がどれぐらいの電力を彼らの足からペダル駆動車両パワートレインに伝達して乗車を向上させるかを知るのを可能にする。
【００６２】
バネアセンブリ内のバネのバネ定数は、時間の経過に伴い変化することがある。従って、コントローラ４０６及び／又は計算デバイス４０９の工場較正（キャリブレーション）は、計算システムによって生成されるデータの長期精度を提供しないことがある。従って、コントローラ及び／又は計算デバイスは、定期的な較正のために構成されてよい。システム較正は、互いに対して１８０°で配置された２つのクランクアームを備える車両に関して論じられている。しかしながら、代替的なクランクアーム構成を備える車両の較正が想定されることが理解されるであろう。１つの実施例において、システムは、乗り手の体重が正確に知られているときの体重を用いてシステムを較正されてよい。よって、ユーザは、彼らの体重を計算デバイスに入力してよい。初期的に、乗り手は彼らの全体重でペダル駆動車両のペダルの上に立つことができる。乗り手がこのような方法においてペダルの上に立つとき、システムは実質的にバランスがとられる。前進ペダルは、乗り手の体重の約半分に対応する正の生産的なトルクを見る。後進ペダルは、正のトルクを打ち消す、乗り手の体重の半分に対応する負の逆効果トルクを見る。従って、ペダルを回転させることなく乗り手がペダルの上に立つと、クランクアームの角速度及び総トルクはゼロであり、以下の式によって表現される。
【００６３】
【数９】
2018505816.tif 000011
【００６４】
τＬは、左クランクにおけるトルクであり、τＲは、右クランクにおけるトルクであり、よって、以下である。
【００６５】
【数１０】
2018505816.tif 000012
【００６６】
ｋＬ及びｋＲは、それぞれ、左右のクランクアームについてのねじりバネ定数であり、ΘＬ及びΘＲは、それぞれ、サイクリストの体重の下での、左右の偏向角(deflection  angle)である。換言すると、左足を前進させると、乗り手の体重の半分が左クランクに対して正のトルク（ΘＬ正）をもたらし、他の半分は、右クランクに対して負のトルク（ΘＲ負）をもたらして、総トルクを打ち消す。バネは、正方向及び負方向の両方に回転し得る。次に、乗り手がペダルの上に立つ間に、両方のクランクアームのバネたわみ(spring  deflection)が記録される。各クランクアームが実質的に反対のトルクを見るよう、クランクアームを１８０°だけ回転させた後に、この手順を繰り返すことができる。次に、計算デバイス４０９は、これらの測定値から左右クランクの有効バネ定数を決定するように構成されてよい。このようにして、バネ定数が時間の経過に伴い変化する場合には、計算システムの使用中にバネ定数を更新することができる。較正の精度は、較正時の乗り手の体重の精度に比例することが理解されるであろう。幾つかの実施では、センサ（例えば、異なる温度で異なるばね抵抗について較正された回転センサ）における抵抗の温度係数についてデータを補正することができる。従って、温度センサはリアルタイムの温度計算のために利用されてよい。
【００６７】
センサアセンブリ４００は、筐体２２８の内側に位置付けられる電源４１０を含んでもよい。電源４１０は、検知要素４０２、コントローラ４０６、及び無線送受信器４０８のうちの１つ又はそれよりも多くに電力を提供するように構成されてよい。例えば、電源４１０は、コイン電池の形態のような、任意の適切な形態を取ってよい。
【００６８】
図５は、中空のクランク車軸５０２を含む例示的なクランクアセンブリ５００を概略的に示している。第１のクランクアーム５０４及び第２のクランクアーム５０６は、クランク車軸５０２に連結されてよく、それらのうちの１つは、例えば、図２Ａ及び図２Ｂのクランクアーム２０２であってよい。図５は、コントローラ５０８（例えば、図４のコントローラ４０６）や、筐体５１０内の第１のクランクアーム５０４に連結されたトルクセンサ５０９も示しており、第１の導電体５１１は、コントローラを第１のトルクセンサに通信的に連結している。図５を続けると、第２のトルクセンサ５１２が、筐体５１３内の第２のクランクアーム５０６に連結されてよく、第２の導電体５１４が、コントローラ５０８を第２のトルクセンサに通信的に連結してよい。第２の導電体５１４は、中空のクランク車軸５０２又は左右のクランクアームを接続する中空のボルトのような、他の適切な経路を通じて通されてよい。電源５１６（例えば、図４の電源４１０）が、筐体５１０内の第１のクランクアーム５０４に連結されてよく、第１及び第２のトルクセンサ５０９及び５１２に並びにコントローラ５０８に電力を供給するように構成されてよい。第３の導電体５１８が、電源５１６を第１のトルクセンサ５０９に動作的に連結してよく、第４の導電体５２０が、動源を第２のトルクセンサ５１２に動作的に連結してよい。第４の導電体５２０は、中空のクランク車軸５０２又は他の適切な経路を通じて通されてよい。幾つかの実施において、クランクセットの金属は、接地としての機能を果たすことができ、２つのクランクワイヤが、左右のクランクアームの間に通されてよく、１つは可変抵抗器への３Ｖ接続のためにあり、１つは抵抗器のワイパへの接続のためにある。
【００６９】
図５に示すように、重複するコンポーネント（例えば、コントローラ及び電源）が排除されてよい。具体的には、第２のトルクセンサ５１２をコントローラ５０８及び電源５０６に連結することによって、クランクアセンブリ５００では、さもなければ第２のトルクセンサ５１２に連結されることがあるコントローラ５０８及び電源５１６を省略することができる。このようにして、コスト、複雑さ、及び潜在的な劣化源を減少させることができる。幾つかの実施において、電力及びデータの伝送は、共通の導電体に提供されてよく、その場合、第１及び第３の導電体５１１及び５１８が組み合わされてよく、第２及び第４の導電体５１４及び５２０が組み合わされてよい。
【００７０】
上記で紹介したクランクアームは、本開示の範囲内の実施例に過ぎない。
【００７１】
最後に、上述の物品及びシステムは、数多くの変形及び拡張が想定される非限定的な実施例であることが理解されるであろう。従って、この開示は、本明細書で開示する物品及びシステムのすべての新規で自明でない組合せ及び部分組合せ（サブコンビネーション）並びにそれらのありとあらゆる均等物を含む。
【図１】
2018505816.tif 000013
【図２Ａ】
2018505816.tif 000014
【図２Ｂ】
2018505816.tif 000015
【図２Ｃ】
2018505816.tif 000016
【図３Ａ】
2018505816.tif 000017
【図３Ｂ】
2018505816.tif 000018
【図４】
2018505816.tif 000019
【図５】
2018505816.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月21日(2017.8.21)
【手続補正１】
【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】
ペダル駆動車両のためのクランクアセンブリであって、
前記ペダル駆動車両のクランク軸について回転する第１の部材と、
該第１の部材に回転的に連結され、部材ピボットを介して前記第１の部材について旋回するように構成される、第２の部材であって、ペダルインターフェースでペダルを受けるように構成される、第２の部材と、
前記第１の部材に連結される回転センサであって、前記第１の部材に対する前記第２の部材の回転を測定するように構成される、回転センサとを含む、
クランクアセンブリ。
【請求項２】
前記回転センサは、センサギアを含み、当該クランクアセンブリは、前記第２の部材に連結されるアークギアを更に含み、該アークギアは、前記第１の部材に対して回転する前記第２の部材に応答して前記センサギアの回転を引き起こすように構成される、請求項１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項３】
前記センサギアの回転は、前記アークギアによって機械的に増幅される、請求項２に記載のクランクアセンブリ。
【請求項４】
前記センサギアは、車軸について回転し、前記アークギアは、前記車軸と前記クランク軸との間で前記センサギアと係合する、請求項２に記載のクランクアセンブリ。
【請求項５】
前記アークギアは、前記センサギアを覆うシールドを含む、請求項２に記載のクランクアセンブリ。
【請求項６】
前記部材ピボットは、第１の部材ピボットであり、
当該クランクアセンブリは、
前記ペダル駆動車両の前記クランク軸について回転する第３の部材と、
該第３の部材に回転的に連結され、第２の部材ピボットを介して前記第３の部材について旋回するように構成される、第４の部材であって、ペダルインターフェースでペダルを受けるように構成される、第４の部材とを更に含む、
請求項１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項７】
前記回転センサは、第１の回転センサであり、
当該クランクアセンブリは、
前記第３の部材に連結される第２の回転センサを更に含む、
請求項６に記載のクランクアセンブリ。
【請求項８】
前記第１の部材に連結され、前記第１の回転センサに通信的に連結される、コントローラを更に含み、該コントローラは、前記第１の部材と前記第３の部材との間の配線経路を介して前記第２の回転センサにも通信的に連結される、請求項７に記載のクランクアセンブリ。
【請求項９】
前記コントローラは、前記第１及び第２の回転センサのトルク測定値から前記第１及び第２のクランクアームの角速度を導き出すように構成される、請求項８に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１の部材に連結され、前記第１の回転センサに通信的に連結される、電源を更に含み、該電源は、前記第１の部材と前記第３の部材との間の配線経路を介して前記第２の回転センサにも通信的に連結される、請求項７に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１１】
前記第１の部材は、実質的に封止された筐体を含み、前記回転センサは、前記筐体の内側に位置付けられる検知要素を含む、請求項１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１２】
前記筐体の内側に位置付けられ、前記回転センサに通信的に連結される、コントローラを更に含み、該コントローラは、回転センサ出力から導き出される出力を提供するように構成される、請求項１１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１３】
前記筐体の内側に位置付けられる電源を更に含む、請求項１１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１４】
前記筐体の内側に位置付けられる無線送受信器を更に含む、請求項１１に記載のクランクアセンブリ。
【請求項１５】
ペダル駆動車両のためのクランクアセンブリであって、
前記ペダル駆動車両のクランク軸について回転する第１の部材と、
該第１の部材に回転的に連結され、部材ピボットを介して前記第１の部材について時計回りに及び反時計回りに旋回するように構成される、第２の部材であって、ペダルインターフェースでペダルを受けるように構成される、第２の部材と、
該第２の部材が前記第１の部材に対して時計回りに旋回するときに、前記第２の部材を前記第１の部材に対する初期向きに向かって付勢し、前記第２の部材が前記第１の部材に対して反時計回りに回転するときに、前記第２の部材を前記第１の部材に対する前記初期向きに向かって付勢する、バネと、
前記第１の部材に連結される、回転センサであって、前記第１の部材に対する前記第２の部材の回転を測定するように構成される、回転センサとを含む、
クランクアセンブリ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
クランクアーム２０２は、第１の部材２０４に回転的に連結され、部材ピボット２１４を介して第１の部材について時計回りに及び反時計回りに旋回するように構成される、第２の部材２１２を更に含んでよい。部材ピボット２１４は、第１の部材２０４についての第２の部材２１２の旋回運動を可能にする、任意の適切な機構を含んでよい。例えば、部材ピボットは、軸受機構を含んでよい。第２の部材２１２は、ペダルインターフェース２１６でペダル（例えば、図１のペダル１０６）を受けるように構成されてもよく、ペダルインターフェースは、そこへのペダルの取り外し可能な取り付けを可能にする様々な適切な機構（例えば、ねじ山付きボア）を含んでよい。
【国際調査報告】
2018505816.tif 000021
2018505816.tif 000022