(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルと、このペダルを一端に固着し、かつこのペダルに加わる踏力を伝達するとともに他端に回転軸を固着したアームと、前記回転軸を内側面に嵌合するように前記回転軸の外周側の全周にわたって設けた前輪用転がり軸受と、この前輪用転がり軸受の外側面を全周にわたって支持するとともに前輪用転がり軸受側から後輪側に向かって突出するように先端に平面部を有する押圧部を設けた押圧部材と、前記回転軸に略中央が固着されるとともに、回転軸の回転とともに回転する前輪用スプロケットと、この前輪用スプロケットおよびこの前輪用スプロケットとは異なる位置に設けた後輪用スプロケットの外周に張られたローラチェーンと、前記押圧部材における押圧部と後輪との間に位置して設けられ、かつ前記押圧部材における押圧部の先端平面部が表面の略中央部に当接し、さらにペダルの踏み込みによりアームが回転すると、押圧部材が後輪側に移動することにより、圧縮応力が加えられる一対の歪検出素子と引張応力が加えられる一対の歪検出素子とによりブリッジ回路を構成しているセンサ基板と、このセンサ基板の両端部を支持するセンサ基板支持部とを備え、前記ペダルに加わる踏力を押圧部材における押圧部を介してセンサ基板に設けた圧縮応力が加えられる一対の歪検出素子と引張応力が加えられる一対の歪検出素子とにより構成されるブリッジ回路で検出するようにした踏力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人力による駆動系と電動モータによる駆動系とを並列に設け、電動モータの駆動力を人力による駆動力の変化に対応して制御するようにした電動モータ付き自転車に使用される踏力検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の踏力検出装置としては、特開平４−３５８９８７号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
以下、従来の踏力検出装置について、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図６は従来の踏力検出装置の側面図である。
【０００５】
図６において、１は金属製の回転軸で、この回転軸１は自転車における前輪に設けたアーム（図示せず）に固着されている。２は金属製の第１のレバーで、この第１のレバー２は前記回転軸１を略中央に固着するとともに、外方へ突出するように第１の突起３を設け、そしてこの第１の突起３を自転車（図示せず）に設けたストッパー４と当接させている。また前記第１のレバー２は第１の突起３を設けた個所と別の位置に第２の突起５を外方に突出するように設けている。６は金属製の第２のレバーで、この第２のレバー６は前記第２の突起５と当接する当接部７を設けるとともに、この当接部７の他端を復帰バネ８と当接させることにより、前記当接部７を時計と反対回りの方向に復帰させるように構成している。９はポテンショメータで、このポテンショメータ９は内部に抵抗体（図示せず）と、この抵抗体（図示せず）と摺接する刷子（図示せず）を設けており、このポテンショメータ９により前記第２のレバー６の回転角度を検出するものである。
【０００６】
以上のように構成されている従来の踏力検出装置について、次にその動作を説明する。
【０００７】
予め、第２のレバー６は復帰バネ８により常に時計方向と反対方向に回転するように付勢力が加えられており、そしてこの第２のレバー６における当接部７と当接している第２の突起５により第１のレバー２は時計方向に回転するように付勢されている。
【０００８】
また前記第１のレバー２における第１の突起３はストッパー４により初期位置に設定されており、そして自転車（図示せず）におけるペダルに人が踏力を加えない状態においては、ストッパー４と第１のレバー２における第１の突起３とが当接するように構成されているものである。この状態で、人が自転車（図示せず）におけるペダル（図示せず）を踏み込んで踏力を加えると、この踏力によりアーム（図示せず）が移動し、そしてこのアーム（図示せず）に固着された回転軸１が時計方向と反対方向に回転するとともに、この回転軸１の回転に伴い第１のレバー２における第２の突起５と当接する第２のレバー６における当接部７が時計方向に回転する。そしてこの第２のレバー６の回転によりポテンショメータ９における抵抗体（図示せず）と刷子（図示せず）の接触位置が異なることになるため、第２のレバー６の回転角度は前記ポテンショメータ９により検出されるものである。この場合、第２のレバー６における当接部７には常に復帰バネ８により略線形的に付勢力が加わっているため、ペダル（図示せず）を踏み込む人の踏力に応じた第２のレバー６の回転角度をポテンショメータ９により検出することができるものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成においては、ポテンショメータ９における刷子（図示せず）と抵抗体（図示せず）が互いに摺接する際に、抵抗体が摩耗してポテンショメータの出力が変動するとともに、復帰バネ８も長時間による使用によりへたってしまうため、復帰バネ８の付勢力も変動することになり、これにより、ペダルを踏み込んで加えられる踏力を正確に検出できなくなるという課題を有していた。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、長時間にわたり踏力検出装置を使用してもペダルに加わる踏力を正確に検出することができる長寿命の踏力検出装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の踏力検出装置は、ペダルと、このペダルを一端に固着し、かつこのペダルに加わる踏力を伝達するとともに他端に回転軸を固着したアームと、前記回転軸を内側面に嵌合するように前記回転軸の外周側の全周にわたって設けた前輪用転がり軸受と、この前輪用転がり軸受の外側面を全周にわたって支持するとともに前輪用転がり軸受側から後輪側に向かって突出するように先端に平面部を有する押圧部を設けた押圧部材と、前記回転軸に略中央が固着されるとともに、回転軸の回転とともに回転する前輪用スプロケットと、この前輪用スプロケットおよびこの前輪用スプロケットとは異なる位置に設けた後輪用スプロケットの外周に張られたローラチェーンと、前記押圧部材における押圧部と後輪との間に位置して設けられ、かつ前記押圧部材における押圧部の先端平面部が表面の略中央部に当接し、さらにペダルの踏み込みによりアームが回転すると、押圧部材が後輪側に移動することにより、圧縮応力が加えられる一対の歪検出素子と引張応力が加えられる一対の歪検出素子とによりブリッジ回路を構成しているセンサ基板と、このセンサ基板の両端部を支持するセンサ基板支持部とを備え、前記ペダルに加わる踏力を押圧部材における押圧部を介してセンサ基板に設けた圧縮応力が加えられる一対の歪検出素子と引張応力が加えられる一対の歪検出素子とにより構成されるブリッジ回路で検出するようにしたもので、この構成によれば、長時間にわたり踏力検出装置を使用してもペダルに加わる踏力を正確に検出することができる長寿命の踏力検出装置を提供することができるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、ペダルと、このペダルを一端に固着し、かつこのペダルに加わる踏力を伝達するとともに他端に回転軸を固着したアームと、前記回転軸を内側面に嵌合するように前記回転軸の外周側の全周にわたって設けた前輪用転がり軸受と、この前輪用転がり軸受の外側面を全周にわたって支持するとともに前輪用転がり軸受側から後輪側に向かって突出するように先端に平面部を有する押圧部を設けた押圧部材と、前記回転軸に略中央が固着されるとともに、回転軸の回転とともに回転する前輪用スプロケットと、この前輪用スプロケットおよびこの前輪用スプロケットとは異なる位置に設けた後輪用スプロケットの外周に張られたローラチェーンと、前記押圧部材における押圧部と後輪との間に位置して設けられ、かつ前記押圧部材における押圧部の先端平面部が表面の略中央部に当接し、さらにペダルの踏み込みによりアームが回転すると、押圧部材が後輪側に移動することにより、圧縮応力が加えられる一対の歪検出素子と引張応力が加えられる一対の歪検出素子とによりブリッジ回路を構成しているセンサ基板と、このセンサ基板の両端部を支持するセンサ基板支持部とを備え、前記ペダルに加わる踏力を押圧部材における押圧部を介してセンサ基板に設けた圧縮応力が加えられる一対の歪検出素子と引張応力が加えられる一対の歪検出素子とにより構成されるブリッジ回路で検出するようにしたもので、この構成によれば、押圧部材における押圧部の先端平面部をセンサ基板の表面の略中央部に当接させることにより、この押圧部材の押圧部を介してペダルに加わる踏力をセンサ基板に設けた圧縮応力が加えられる一対の歪検出素子と引張応力が加えられる一対の歪検出素子とにより構成されるブリッジ回路で検出するようにしているため、センサ基板は長時間にわたり使用してもへたるということは少なくなり、これにより、長時間にわたり踏力検出装置を使用してもペダルに加わる踏力を正確に検出することができるという作用を有するものである。
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態における踏力検出装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態における踏力検出装置を自転車に装着した状態を示す側面図、図２は同踏力検出装置におけるセンサ基板およびセンサ基板支持部の分解斜視図、図３は同踏力検出装置におけるセンサ基板の斜視図、図４は同踏力検出装置におけるセンサ基板の回路図である。
【００１５】
図１〜図４において、１１は自転車のペダル、１２は金属製のアームで、このアーム１２は前記ペダル１１を一端に固着して前記ペダル１１に加わる踏力を伝達するものであり、そしてこのアーム１２の他端には自転車（図示せず）における前輪の回転軸１３を固着している。１４は前輪用転がり軸受で、この前輪用転がり軸受１４は前記回転軸１３を内側面に嵌合するように設けている。１５は金属製の押圧部材で、この押圧部材１５は前記前輪用転がり軸受１４の外側面を支持するとともに、この押圧部材１５の外側面から外方に突出するように先端に平面部を有する押圧部１６を設けている。１７は金属製の前輪用スプロケットで、この前輪用スプロケット１７の略中央には前記回転軸１３を固着してり、そしてこの回転軸１３の回転とともに前輪用スプロケット１７を回転させるものである。１８はローラチェーンで、このローラチェーン１８は前記前輪用スプロケット１７およびこの前輪用スプロケット１７とは異なる位置に設けた後輪用スプロケット１９の外周側に張られており、そしてこのローラチェーン１８により、前記前輪用スプロケット１７に回転軸１３により加えられた駆動力が後輪用スプロケット１９に伝達されるものである。２０はセンサ基板で、このセンサ基板２０の略中央部には前記押圧部材１５における押圧部１６の先端平面部が当接している。またこのセンサ基板２０の表面には銀からなる電源端子２１、第１の出力端子２２、第２の出力端子２３およびＧＮＤ端子２４を設けている。そしてまた前記センサ基板２０の表面にはＲｕＯ2とＳｉＯ2等のガラス成分との混合物からなる第１の歪検出素子２５を設けており、この第１の歪検出素子２５は銀からなる回路パターン２６を介して一端が前記電源端子２１に電気的に接続され、かつ他端が前記第１の出力端子２２に電気的に接続されている。さらに前記センサ基板２０の表面には第２の歪検出素子２７を設けており、この第２の歪検出素子２７は一端が前記第１の歪検出素子２５および第１の出力端子２２に回路パターン２６を介して電気的に接続され、かつ他端がＧＮＤ端子２４に電気的に接続されている。さらにまた前記センサ基板２０の表面には第３の歪検出素子２８を設けており、この第３の歪検出素子２８は一端が前記回路パターン２６を介して前記電源端子２１および第１の歪検出素子２５に電気的に接続され、かつ他端が前記第２の出力端子２３に電気的に接続されている。また前記センサ基板２０の表面には第４の歪検出素子２９を設けており、この第４の歪検出素子２９は前記回路パターン２６を介して一端が前記第３の歪検出素子２８および第２の出力端子２３に電気的に接続され、かつ他端がＧＮＤ端子２４に電気的に接続されている。そしてまた前記センサ基板２０の表面に設けた第１の歪検出素子２５、第２の歪検出素子２７、第３の歪検出素子２８、および第４の歪検出素子２９により図４に示すようにブリッジ回路を構成しているものである。３０は金属製のセンサ基板支持部で、このセンサ基板支持部３０は前記センサ基板２０の両端部を支持している。
【００１６】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における踏力検出装置について、次にその組立方法を説明する。
【００１７】
まず、予め準備された絶縁材料からなるセンサ基板２０の表面に銀のペーストを印刷した後、焼成して電源端子２１、第１の出力端子２２、第２の出力端子２３、ＧＮＤ端子２４および回路パターン２６を形成する。
【００１８】
次に、センサ基板２０の表面に前記回路パターン２６を介して電源端子２１、第１の出力端子２２、第２の出力端子２３およびＧＮＤ端子２４に電気的に接続されてブリッジ回路を構成するようにＲｕＯ2とＳｉＯ2等のガラス成分との混合物からなる抵抗ペーストを印刷した後、焼成して前記第１の歪検出素子２５、第２の歪検出素子２７、第３の歪検出素子２８および第４の歪検出素子２９を形成する。
【００１９】
次に、前記センサ基板２０の両端部を予め準備したセンサ基板支持部３０に装着する。
【００２０】
次に、自転車（図示せず）における前輪用転がり軸受１４の外側面に押圧部材１５を固着した後、この押圧部材１５における押圧部１６の先端平面部とセンサ基板２０における略中央部とが当接するように前記押圧部材１５を自転車（図示せず）に組み付ける。
【００２１】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における踏力検出装置について、次にその動作を説明する。
【００２２】
人が自転車のペダル１１を踏み込むと、この踏み込みによりアーム１２が回転するように力が加わり、そして、この回転により押圧部材１５の押圧部１６に、図１，図５に示すように押圧部１６を自転車（図示せず）における後輪側に向かって移動させる方向に力を加える。そしてこの押圧部材１５の押圧部１６により前記センサ基板２０の略中央部に図１，図２に示すように力が伝達され、そしてセンサ基板２０の表面に設けた第１の歪検出装置２５および第４の歪検出装置２９に圧縮応力が加わるとともに、第２の歪検出装置２７および第３の歪検出素子２８に引張応力が加わる。これにより、前記第１の歪検出素子２５および第４の歪検出素子２９の抵抗値が小となるとともに、前記第２の歪検出素子２７および第３の歪検出素子２８の抵抗値が大となる。そしてこの第１の歪検出素子２５、第２の歪検出素子２７、第３の歪検出素子２８、第４の歪検出素子２９により図４に示すようにブリッジ回路が構成されているため、前記第１の出力端子２２と第２の出力端子２３との間に電位差が生じ、この電位差を相手側のコンピュータ（図示せず）に出力し前記ペダル１１に加わる踏力を検出するものである。
【００２３】
ここで、長時間にわたり踏力検出装置を使用する場合を考えてみると、本発明の一実施の形態における踏力検出装置においては、押圧部材１５における押圧部１６の先端平面部をセンサ基板２０の表面の略中央部に当接させることにより、この押圧部材１５の押圧部１６を介してペダル１１に加わる踏力をセンサ基板２０に設けた第１の歪検出素子２５、第２の歪検出素子２７、第３の歪検出素子２８および第４の歪検出素子２９により検出するようにしているため、センサ基板２０は長時間にわたり使用してもへたるということは少なくなり、これにより、長時間にわたり踏力検出装置を使用してもペダル１１に加わる踏力を正確に検出することができる長寿命の踏力検出装置を得ることができるものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明の踏力検出装置は、ペダルと、このペダルを一端に固着し、かつこのペダルに加わる踏力を伝達するとともに他端に回転軸を固着したアームと、前記回転軸を内側面に嵌合するように前記回転軸の外周側の全周にわたって設けた前輪用転がり軸受と、この前輪用転がり軸受の外側面を全周にわたって支持するとともに前輪用転がり軸受側から後輪側に向かって突出するように先端に平面部を有する押圧部を設けた押圧部材と、前記回転軸に略中央が固着されるとともに、回転軸の回転とともに回転する前輪用スプロケットと、この前輪用スプロケットおよびこの前輪用スプロケットとは異なる位置に設けた後輪用スプロケットの外周に張られたローラチェーンと、前記押圧部材における押圧部と後輪との間に位置して設けられ、かつ前記押圧部材における押圧部の先端平面部が表面の略中央部に当接し、さらにペダルの踏み込みによりアームが回転すると、押圧部材が後輪側に移動することにより、圧縮応力が加えられる一対の歪検出素子と引張応力が加えられる一対の歪検出素子とによりブリッジ回路を構成しているセンサ基板と、このセンサ基板の両端部を支持するセンサ基板支持部とを備え、前記ペダルに加わる踏力を押圧部材における押圧部を介してセンサ基板に設けた圧縮応力が加えられる一対の歪検出素子と引張応力が加えられる一対の歪検出素子とにより構成されるブリッジ回路で検出するようにしたもので、この構成によれば、押圧部材における押圧部の先端平面部をセンサ基板の表面の略中央部に当接させることにより、この押圧部材の押圧部を介してペダルに加わる踏力をセンサ基板に設けた圧縮応力が加えられる一対の歪検出素子と引張応力が加えられる一対の歪検出素子とにより構成されるブリッジ回路で検出するようにしているため、センサ基板は長時間にわたり使用してもへたるということは少なくなり、これにより、長時間にわたり踏力検出装置を使用してもペダルに加わる踏力を正確に検出することができるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態における踏力検出装置を自転車に装着した状態を示す側面図
【図２】  同踏力検出装置におけるセンサ基板およびセンサ基板支持部の分解斜視図
【図３】  同踏力検出装置におけるセンサ基板の斜視図
【図４】  同踏力検出装置におけるセンサ基板の回路図
【図５】  同踏力検出装置が動作する状態を示す模式図
【図６】  従来の踏力検出装置の側面図
【符号の説明】
１１  ペダル
１２  アーム
１３  回転軸
１４  前輪用転がり軸受
１５  押圧部材
１６  押圧部
１７  前輪用スプロケット
１８  ローラチェーン
１９  後輪用スプロケット
２０  センサ基板
２５，２７，２８，２９  歪検出装置
３０  センサ基板支持部
【図１】
0004325037.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004325037.tif 000004
【図４】
0004325037.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004325037.tif 000007