(57)【要約】【課題】タイヤの寿命を損ねることなく既存の自転車を利用して運動量を計測すること。【解決手段】自転車１０のフレーム１８に支持されるべく構成されたハウジング５２と、ハウジング５２に設けられたモータ・ジェネレータ５４と、自転車１０のペダル用のクランク軸２４及びクランクアーム２６の回転中心軸線をなすクランク軸線Ａ周りに配置されるべくハウジング５２に回転可能に設けられ、モータ・ジェネレータ５４を回転駆動する円環形状の回転入力部材８４と、回転入力部材８４をクランク軸２４又はクランクアーム２６にトルク伝達関係で連結する連結部材９０と、モータ・ジェネレータ５４の電流、モータ・ジェネレータ５４或いはクランクアーム２６の回転数、クランクアーム２６のトルク、クランクアーム２６の位置、クランクアーム２６のひずみ、ペダル３０に作用する圧力の少なくとも一つを検出するセンサ１０６、１０８、１１０、１１４、１１６、１１８と、センサ１０６、１０８、１１０、１１４、１１６、１１８の出力からパワー及びペダル踏力の少なくとも１つを演算する計測演算装置１００と、計測演算装置１００による演算値を表示する表示部１０８とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のフレームに支持されるべく構成されたハウジングと、
前記ハウジングに設けられた発電機と、
前記自転車のペダル用のクランク軸及びクランクアームの回転中心軸線をなすクランク軸線周りに配置されるべく前記ハウジングに回転可能に設けられ、前記発電機を回転駆動する円環形状の回転入力部材と、
前記回転入力部材を前記クランク軸又は前記クランクアームにトルク伝達関係で連結する連結部材と、
前記発電機の電流、前記発電機或いは前記クランクアームの回転数、前記クランクアームのトルク、前記クランクアームの位置、前記クランクアームのひずみ、ペダルに作用する圧力の少なくとも一つを検出するセンサと、
前記センサの出力からパワー及びペダル踏力の少なくとも１つを演算する計測演算装置と、
前記計測演算装置による演算値を表示する表示部を有する自転車用運動計測装置。
【請求項２】
前記フレームに取り付けられるべく構成され、前記発電機によって発電された電力を蓄えるバッテリを有する請求項１に記載の自転車用運動計測装置。
【請求項３】
前記ハウジングは前記回転入力部材を同心的に支持する円環部を含み、
前記回転入力部材と前記円環部とが前記フレームと前記クランクアームとの間に配置される請求項１又は２に記載の自転車用運動計測装置。
【請求項４】
前記円環部は前記クランク軸が遊嵌合状態で貫通する中心開口を画定する円筒部を含み、
前記回転入力部材は前記円筒部の外周に同軸的に回転可能に取り付けられている請求項３に記載の自転車用運動計測装置。
【請求項５】
前記ハウジングに内蔵され、前記回転入力部材の回転を前記発電機に伝達する変速歯車列を有し、
前記発電機は、当該発電機と前記回転入力部材との間に配置された前記変速歯車列により、前記回転入力部材に対して径方向外方に離間した位置にある請求項１から４の何れか一項に記載の自転車用運動計測装置。
【請求項６】
前記発電機は、前記回転入力部材に対して軸線方向一方の側に偏倚し、前記フレームに当接すべく構成され、前記フレームとの当接により前記フレームに対して回り止めされている請求項１から５の何れか一項に記載の自転車用運動計測装置。
【請求項７】
前記連結部材は前記回転入力部材を前記クランク軸の軸端に同軸的に連結すべく構成されている請求項１から６の何れか一項に記載の自転車用運動計測装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載された自転車用運動計測装置を取り付けられた自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用運動計測装置及び自転車に関し、更に詳細には、後付け可能な自転車用運動計測装置及びその運動計測装置を取り付けられた自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の自転車を利用してエアロビクス等の運動量を計測する運動計測装置として、後輪タイヤに押し付けられる回転体を有し、回転体の回転によって発電を行い、発電量に基づいて運動量を計測するものが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】登録実用新案第３１３７１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の自転車用の運動計測装置は、摩擦力によって後輪タイヤの回転を回転体に伝達して運動量を計測するための発電を行うため、後輪タイヤの摩耗を生じ、後輪タイヤの寿命を損ねる。【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、タイヤの寿命を損ねることなく既存の自転車を利用して運動量を計測することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの実施形態による自転車用運動計測装置は、自転車（１０）のフレーム（１８）に取り付けられるべく構成されたハウジング（５２）と、前記ハウジング（５２）に取り付けられた発電機（５４）と、前記自転車（１０）のペダル用のクランクアーム（２６）の回転中心をなすクランク軸（２４）の軸線周りに配置されるべく前記ハウジング（５２）に回転可能に設けられ、前記発電機（５４）を回転駆動する円環形状の回転入力部材（８１）と、前記回転入力部材（８１）を前記クランク軸（２４）又は前記クランクアーム（２６）にトルク伝達関係で連結する連結部材（９０、１４０）と、前記発電機（５４）の電流、前記発電機（５４）或いは前記クランクアーム（２６）の回転数、前記クランクアーム（２６）のトルク、前記クランクアーム（２６）の位置、前記クランクアーム（２６）のひずみ、ペダル（３０）に作用する圧力の少なくとも一つを検出するセンサ（１０６、１０８、１１０、１１４、１１６、１１８）と、前記センサ（１０６、１０８、１１０、１１４、１１６、１１８）の出力からパワー及びペダル踏力の少なくとも１つを計測する計測演算装置（１００）と、前記計測演算装置（１００）による演算値を表示する表示部（１０８）とを有する。【０００７】
この構成によれば、タイヤの寿命を損ねることなく発電機（５４）がペダリングの負荷として作用し、既存の自転車を利用して運動量の計測が行われる。【０００８】
上記自転車用運動計測装置において、好ましくは、更に、前記フレーム（１８）に取り付けられるべく構成され、前記発電機（５４）によって発電された電力を蓄えるバッテリ１０２を有する。【０００９】
この構成によれば、運動量の計測と同時にペダリングによる発電電力が有効利用される。【００１０】
上記自転車用運動計測装置において、好ましくは、前記ハウジング（５２）は前記回転入力部材（８１）を同心的に支持する円環部（５２Ｃ）を含み、前記回転入力部材（８１）と前記円環部（５２Ｃ）とが前記フレーム（１８）と前記クランクアーム（２６）との間に配置される。【００１１】
この構成によれば、回転入力部材（８１）及び円環部（５２Ｃ）がクランクアーム（２６）をくぐらせるようにして、クランクアーム（２６）を取り外すことなく、フレーム（１８）とクランクアーム（２６）との間に配置され、自転車用運動計測装置（５０）の自転車（１０）に対する後付けが簡単に行われ得るようになる。【００１２】
上記自転車用運動計測装置において、好ましくは、前記円環部（５２Ｃ）は前記クランク軸（２４）が遊嵌合状態で貫通する中心開口（７０）を画定する円筒部（７２）を含み、前記回転入力部材（８１）は前記円筒部（７２）の外周に同軸的に回転可能に取り付けられている。【００１３】
この構成によれば、回転入力部材（８１）の支持が中心開口（７０）を画定する円筒部（７２）を利用して簡潔な構造をもって行われる。【００１４】
上記自転車用運動計測装置において、好ましくは、前記ハウジング（５２）に内蔵され、前記回転入力部材（８１）の回転を前記発電機（５４）に伝達する変速歯車列（５９）を有し、前記発電機（５４）は、当該発電機（５４）と前記回転入力部材（８１）との間に配置された前記変速歯車列（５９）により、前記回転入力部材（８１）に対して径方向外方に離間した位置にある。【００１５】
この構成によれば、発電機（５４）がクランク軸（２４）と干渉することがなく、発電機（５４）がクランク軸（２４）に対する回転入力部材（８１）の設置を阻害することがない。【００１６】
上記自転車用運動計測装置において、好ましくは、前記発電機（５４）は、前記回転入力部材（８１）に対して軸線方向の一方の側に偏倚し、前記フレーム（１８）に当接すべく構成され、前記フレーム（１８）との当接により前記フレーム（１８）に対して回り止めされる。【００１７】
この構成によれば、フレーム（１８）に対する発電機（５４）の回り止めが簡単且つ確実に行われる。【００１８】
上記自転車用運動計測装置において、好ましくは、前記連結部材（９０）は前記回転入力部材（８１）を前記クランク軸（２４）の軸端に同軸的に連結すべく構成されている。【００１９】
この構成によれば、回転入力部材（８１）がクランク軸（２４）に心ずれを生じることなく連結され、クランク軸（２４）或いはクランクアーム（２６）から回転入力部材（８１）への回転力（踏力）の伝達が良好に行われる。【００２０】
この構成によれば、発電機（５４）がクランクアーム（２６）に対する回転入力部材（８１）の設置を阻害することがない。【００２１】
本発明の一つの実施形態による自転車は、上記自転車用運動計測装置（５０）を取り付けられている。【００２２】
この構成によれば、タイヤの寿命を損ねることなく、既存の自転車がエクササイズバイクになる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による自転車用運動計測装置によれば、タイヤの寿命を損ねることなく既存の自転車を利用して運動量を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一つの実施形態による自転車用運動計測装置を取り付けられた自転車の要部の斜視図
【図２】同実施形態による自転車用運動計測装置の斜視図
【図３】同実施形態による自転車用運動計測装置及び当該発電装置の自転車に対する取付構造を示す分解斜視図
【図４】同実施形態による自転車用運動計測装置の縦断面図
【図５】同実施形態による自転車用運動計測装置の電気系統のブロック線図
【図６】同実施形態による自転車用運動計測装置の計測値表示例を示す図
【図７】同実施形態による自転車用運動計測装置の他の計測値表示例を示す図
【図８】同実施形態による自転車用運動計測装置の他の計測値表示例を示す図
【図９】他の実施形態による自転車用運動計測装置及び当該発電装置の自転車に対する取付構造を示す分解斜視図
【図１０】他の実施形態による自転車用運動計測装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明による自転車用運動計測装置の一つの実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。
【００２６】
図１に示されているように、自転車１０は、略上下方向に延在して上端にサドル（不図示）を取り付けられるシートチューブ１２と、略前後方向に延在するダウンチューブ１４及びサブチューブ１５と、左右のチェーンステー１６を含むフレーム１８を有する。シートチューブ１２の下端とダウンチューブ１４の後端及び各チェーンステー１６の前端とはパイプ継手を兼ねたクランク軸支持用の軸受筒体２０によって互いに結合されている。サブチューブ１５の後端はパイプ継手２２によってシートチューブ１２の下端近傍に結合されている。
【００２７】
軸受筒体２０は左右方向に略水平に延在するクランク軸（駆動軸）２４を回転自在に支持している。クランク軸２４の左右の軸端は各々軸受筒体２０から左右外方に突出しており、その各軸端に左右のクランクアーム２６、２８の基端が互いに１８０度の回転位相差をもって固定されている。クランク軸２４はクランクアーム２６、２８の回転中心をなし、クランク軸２４の回転中心軸線とクランクアーム２６、２８の回転中心軸線とは同一軸線上にあってクランク軸線Ａをなす。換言すると、クランク軸線Ａがクランク軸２４及びクランクアーム２６の回転中心軸線をなす。
【００２８】
クランクアーム２６、２８の遊端にはペダル３０が取り付けられている。右側のクランクアーム２８と軸受筒体２０との間にはドライブスプロケット３２が配置されている。ドライブスプロケット３２はクランク軸２４に同軸的に連結（固定）されている。
【００２９】
クランク軸２４は左右のクランクアーム２６、２８によって回転駆動される。自転車１０が通常の移動手段として用いられる場合には、クランク軸２４の回転（前進走行方向の回転）はドライブスプロケット（チェーンホイール）３２に伝達され、ドライブスプロケット３２から不図示のチェーン式伝動機構によって後輪（不図示）に伝達される。これにより、自転車１０が前進走行する。
【００３０】
以上の構造は既存の一般的に自転車１０の構造である。
【００３１】
本実施形態の自転車用運動計測装置（以下、運動計測装置と略称する）５０は軸受筒体２０の外部に取り付けられる。尚、以下の説明における上下、前後、左右の各方向は、運動計測装置５０が、図１に示されているように、自転車１０のフレーム１８に取り付けられた状態での各方向である。
【００３２】
運動計測装置（運動計測ユニット）５０は、図１〜図４に示されているように、左側の第１半体５２Ａと右側の第２半体５２Ｂとカバー部材５２Ｄとの組立体による中空構造のハウジング５２を有する。第１半体５２Ａと第２半体５２Ｂとは複数のボルト５１によって互いに結合されている。カバー部材５２Ｄは複数のボルト５５によって第１半体５２Ａの左側に結合されている。
【００３３】
ハウジング５２にはモータ・ジェネレータ（回転電機）５４が取り付けられている。モータ・ジェネレータ５４は、中心軸線Ｂが左右方向に延在すべく第２半体５２Ｂの外面に固定された基端を含む円筒状のアウタケーシング５６を有する。アウタケーシング５６は第２半体５２Ｂから右外方に突出している。
【００３４】
モータ・ジェネレータ５４は第２半体５２Ｂから左方にハウジング５２の中空部に突出した回転軸５８を有する。回転軸５８には小径の駆動平歯車６０が固定されている。第１半体５２Ａ及び第２半体５２Ｂは内部にブッシュ６２等によって左右方向に延在する中間軸６４を回転可能に支持している。中間軸６４はブッシュ６２の右方に駆動平歯車６０と噛合する大径の中間平歯車６６を固定支持している。つまり、第１半体５２Ａ及び第２半体５２Ｂによって画定された密閉構造の第１歯車室５３内に駆動平歯車６０及び中間平歯車６６が収容されている。中間軸６４はブッシュ６２の左方に形成された小径の中間平歯車６８を一体に有する。
【００３５】
第１半体５２Ａは中間軸６４及び中間平歯車６８の配置部から下方に延出した円環部５２Ｃを一体に有する。円環部５２Ｃは、中心開口７０を画定する円筒部７２、円筒部７２の径方向外方に円筒部７２と同心的に形成された略円筒状の外周部７４及び円筒部７２と外周部との間に延在する円環板状の右側部７６を含み、左側方が開放された形状をしている。中心開口７０は、クランク軸２４の外径より十分大きい内径を有し、クランク軸２４が遊嵌合状態で左右方向に貫通する。
【００３６】
円筒部７２の外周にはボール軸受７８によって円環形状の大径の入力平歯車８０が左右方向に延在する中心軸線周りに回転可能に取り付けられている。これにより、入力平歯車８０の支持が中心開口７０を画定する円筒部７２を利用して簡潔な構造をもって簡便に行われる。
【００３７】
入力平歯車８０は上側において中間平歯車６８に噛合している。これにより、駆動平歯車６０と入力平歯車８０との間に中間平歯車６６及び中間平歯車６８を含む平行軸による変速歯車列５９が構成される。変速歯車列５９は後述する回転入力部材８１の一部をなす入力平歯車８０の回転をモータ・ジェネレータ５４に伝達する。平行軸による変速歯車列５９とは、各歯車６０、６６、６８、８０の中心軸線が全て互いに平行な歯車列による歯車機構である。
【００３８】
モータ・ジェネレータ５４は、平行軸による変速歯車列５９の配置により、回転入力部材８１に対して径方向外方に離間した位置にある。
【００３９】
入力平歯車８０は、当該入力平歯車８０の左側面に複数のボルト８２によって同心に固定された円環形状の回転入力板８４と共に回転入力部材８１をなす。つまり、回転入力部材８１は、入力平歯車８０及び回転入力板８４により構成され、変速歯車列５９を介してモータ・ジェネレータ５４を回転駆動する。
【００４０】
回転入力板８４は、その左側面の全体が円環部５２Ｃの左方に向けて外部に露呈しており、入力平歯車８０と共に中心開口７０の径方向外方において円筒部７２の左右方向に延在する中心軸線周りに回転可能である。回転入力部材８１は変速歯車列５９を介してモータ・ジェネレータ５４を回転駆動する。
【００４１】
回転入力板８４は、入力平歯車８０の外径より大きい外径を有し、入力平歯車８０の歯部及び中間平歯車６８と入力平歯車８０との噛合部を円環部５２Ｃの左側方（開放側）から遮蔽する。つまり、回転入力板８４は、入力平歯車８０のカバー部材となり、入力平歯車８０の歯部を保護する。
【００４２】
回転入力板８４は円環部５２Ｃ及びカバー部材５２Ｄと協働して密閉構造の第２歯車室５７を画定しており、第２歯車室５７に中間平歯車６８及び入力平歯車８０が収容されている。
【００４３】
入力平歯車８０及び回転入力板８４は、共に中心開口７０と同心の円環形状であって円筒部７２の径方向外方にあるから、中心開口７０は、入力平歯車８０及び回転入力板８４に邪魔されることなく、両端が開口していて、且つ左右方向に同一内径をもって延在して左右外方に向けて開口している。
【００４４】
自転車１０に対する運動計測装置５０の取り付けは、作業者によって次の手順によって行われる。
【００４５】
先ず、ドライブスプロケット３２が配置されていない左側のペダル３０をスパナ等の一般工具によって取り外す。次に運動計測装置５０を横に倒した状態（モータ・ジェネレータ５４が上向きになる姿勢）で、中心開口７０に左側のクランクアーム２６の遊端側を入れ、中心開口７０にクランクアーム２６が入った状態で、運動計測装置５０をクランクアーム２６の延在方向に沿ってその基端側（回転中心側）に移動させる。
【００４６】
これにより、運動計測装置５０は回転入力板８４及び円環部５２Ｃがクランクアーム２６をくぐらせるようにして、クランクアーム２６の基端近傍に到達する。換言すると、このくぐらせる作業が行われ得るように、クランクアーム２６の外形に対して中心開口７０の内径が設定されている。
【００４７】
尚、中心開口７０がクランクアーム２６に取り付けられているペダル３０もくぐらせることができる内径を備えていれば、ペダル３０を取り外さなくてよい。
【００４８】
次に、モータ・ジェネレータ５４が横向きになる姿勢（図１に示されている姿勢）に、運動計測装置５０の姿勢を変更し、つまり、モータ・ジェネレータ５４の中心軸線Ｂがクランク軸線Ａと平行になるように、フレーム１８に対する運動計測装置５０の姿勢を変更し、中心開口７０にクランク軸２４を遊嵌合状態で軸線方向に通す。これにより、回転入力板８４及び円環部５２Ｃが、ペダル３０の取り外しだけで、或いはペダル３０の取り外す作業も必要とすることなく、中心開口７０にクランク軸２４が左右方向に遊嵌合状態で貫通した状態で、フレーム１８とクランクアーム２６との間に配置される。
【００４９】
この状態では、モータ・ジェネレータ５４が、図１に示されているように、シートチューブ１２の下端近傍の前側で、上下のサブチューブ１５とダウンチューブ１４との間に配置される。
【００５０】
モータ・ジェネレータ５４は、当該モータ・ジェネレータ５４と回転入力部材８１との間に配置された変速歯車列５９により、回転入力部材８１に対して径方向外方に離間した位置にあるから、モータ・ジェネレータ５４がクランク軸２４と干渉することがなく、モータ・ジェネレータ５４がクランク軸２４に対する回転入力部材８１の設置を阻害することがない。
【００５１】
モータ・ジェネレータ５４は、回転入力部材８１に対して径方向外方に偏倚しているから、図１に示されているように、シートチューブ１２の下端近傍の前側で、上下のサブチューブ１５とダウンチューブ１４との間に配置され、平面視或いは正面視でフレーム１８と重なり合う部分を含む。モータ・ジェネレータ５４は、アウタケーシング５６がダウンチューブ１４に当接することにより、フレーム１８に対して回り止めされる。これにより、フレーム１８に対するモータ・ジェネレータ５４の回り止めが簡単且つ確実に行われる。
【００５２】
フレーム１８に対する運動計測装置５０の取り付けは、モータ・ジェネレータ５４のアウタケーシング５６が、ゴム製、樹脂製又は金属製等による締結バンド４９によってダウンチューブ１４に固定されることにより行われる。ここでは、運動計測装置５０のハウジング５２はモータ・ジェネレータ５４のアウタケーシング５６も含むものとする。締結バンド４９による運動計測装置５０のフレーム１８に対する取り付けは、運動計測装置５０が振動等によってフレーム１８に対してがた付かない程度のラフな固定でよく、この固定は必須でなく省略されてもよい。
【００５３】
この取付状態では、回転入力板８４は、軸受筒体２０とクランクアーム２６との間にあって左方に向けて露呈しており、この露呈面（左面）に取り付けられる連結部材９０によってクランクアーム２６の回転中心部、つまりクランク軸２４に同軸的に連結され、クランクアーム２６から回転力を運動計測装置５０に伝達する。
【００５４】
これにより、本実施形態では、摩損によって自転車１０のタイヤの寿命を損ねることがなく、既存の自転車１０を利用して簡便にペダリングの運動計測が行われる。
【００５５】
モータ・ジェネレータ５４は前述の変速歯車列によって円環部５２Ｃ及び回転入力板８４に対して径方向外方に偏倚した位置にあるから、モータ・ジェネレータ５４がクランクアーム２６に対する円環部５２Ｃ及び回転入力板８４の設置を阻害することがない。
【００５６】
次に、一般的な自転車１０におけるクランク軸２４とクランクアーム２６との連結構造及び連結部材９０による回転入力部材８１とクランク軸２４との連結構造を、図３及び図４を参照して説明する。
【００５７】
クランク軸２４は端部に他の部分より小径のスプライン軸部３４を有する。スプライン軸部３４の軸端中心にはクランク抜きのためのねじ孔３６が開口している。クランクアーム２６は基端を左右方向に貫通するスプライン孔３８を有する。スプライン軸部３４がスプライン孔３８にスプライン結合状態で嵌合し、クランクアーム２６の外側からねじ（クランク抜き固定ねじ）４０がねじ孔３６にねじ係合することにより、クランク軸２４とクランクアーム２６とがクランク軸線Ａ上において回転力を伝達可能に連結される。
【００５８】
連結部材９０は、クランク軸２４のねじ孔３６にねじ係合するねじ４０によってクランク軸２４の軸端の固定される中央部９１及び中央部９１から径方向外方に延出して遊端をねじ９４によって回転入力部材８１に固定された複数の脚部９２を含み、回転入力部材８１をクランク軸２４にトルク伝達関係をもって接続する。
【００５９】
回転入力板８４には少なくとも２個の脚部９２の遊端に形成された位置決め用の貫通孔９３が嵌合する複数のノックピン９８が取り付けられている。各ノックピン９８と対応する貫通孔９３との嵌合によって連結部材９０が回転入力板８４と同心になるように回転入力板８４に対する連結部材９０の位置決めが行われる。尚、中央部９１に形成されているねじ４０の貫通孔９６の内径はねじ４０の外形より大きくてよく、回転入力部材８１に対する連結部材９０の固定後に、ねじ４０によって中央部９１がクランク軸２４に固定されればよい。
【００６０】
これにより、クランク軸２４と回転入力部材８１とが連結部材９０及び既存の自転車１０のねじ４０によって互いに同心（同軸的）に連結され、クランク軸２４の回転が心振れを生じることなく回転入力部材８１に伝達される。
【００６１】
上述の運動計測装置５０によれば、自転車１０を改造することなく、また一般工具であるスパナ等によってクランクアーム２６からペダル３０を取り外すだけで、専用工具を必要とすることなく、或いはペダル３０の取外作業さえ必要とすることなく、一般ユーザが運動計測装置５０を既存の様々な自転車１０に簡単に後付けることができ、既存の様々な自転車１０を簡単にエクササイズバイクに変更することができる。
【００６２】
尚、運動計測は、後輪（不図示）が空転するように、スタンド等によって後輪を床面から浮かせた状態で行われる。また、運動計測装置５０による運動計測は、自転車１０の車輪を取り外した状態で行うこともでき、自転車１０のタイヤの寿命を損ねることがない。
【００６３】
図１に示されているように、シートチューブ１２には、締結バンド（不図示）等によって、電動アシストのための計測演算・制御装置１００と、モータ・ジェネレータ５４によって発電された電力を蓄えるバッテリ１０２とが取り付けられている。バッテリ１０２には電力出力のためのＵＳＢポート等の電力出力部１０４が設けられている。制御装置１００及びバッテリ１０２は、運動計測装置５０のハウジング５２及びモータ・ジェネレータ５４とは別置きされてもよく、その場合は電気ケーブル（不図示）によってモータ・ジェネレータ５４と電気的に接続されていればよい。
【００６４】
これにより、制御装置１００及びバッテリ１０２の自転車１０に対する設置の自由度が高く、制御装置１００及びバッテリ１０２の設置のために、自転車１０の分解や再組立が必要になることがない。
【００６５】
次に、運動計測装置５０の電気系統を、図５を参照して説明する。
【００６６】
計測演算・制御装置１００は、マイクロコンピュータ等を含む電子制御式のものであり、電流センサ１０６からのモータ・ジェネレータ５４の電流に関する情報と、クランク位置センサ１０８からのクランク位置に関する情報と、回転センサ１１０からのモータ・ジェネレータ５４或いはクランクアーム２６の回転数に関する情報と、バッテリ１０２からのバッテリ電圧等に関する情報とを入力し、これらの情報に基づいて、ペダリングのパワー（仕事率）、ペダル踏力、運動速度（クランク回転速度）、運動距離（クランク回転速度×時間）を演算すると共に、モータ・ジェネレータ５４の発電電力によるバッテリ１０２の充電を制御する。これにより、計測演算・制御装置１００による制御のもとにバッテリ１０２の充電が行われる。
【００６７】
計測演算・制御装置１００には、液晶等による表示器１２０が接続されている。表示器１２０は、計測演算・制御装置１００によって演算されたペダリングのパワー、ペダル踏力、運動速度、運動距離を、例えば、図６に示されているように画面表示する。尚、表示器１２０は、運動計測装置５０専用のものでもよいし、スマートフォン等の汎用的な携帯端末でもよい。
【００６８】
使用者は、運動計測装置５０を取り付けられた自転車１０のペダリングによるクランクアーム２６、２８の回転によってモータ・ジェネレータ５４をペダリングの負荷として駆動することにより、モータ・ジェネレータ５４の発電負荷に応じたエクササイズを行うことになる。エクササイズの結果は、上述の如く表示器１２０に表示される。
【００６９】
計測演算・制御装置１００は、他の実施形態として、図５に示されているように、クランク位置センサ１０８に加えて、クランクアーム２６のトルクを検出するトルクセンサ１１４、ペダル３０に作用する圧力を検出する圧力センサ１１６、クランクアーム２６のひずみを検出するひずみセンサ１１８の少なくとも一つからセンサ信号を入力し、所定クランク位置の左右のペダル踏力を演算するように構成されていてもよい。表示器１２０はその演算結果を、例えば、図７に示されているように画面表示する。
【００７０】
計測演算・制御装置１００は、他の実施形態として、モータ・ジェネレータ５４の電流及びクランク角によって所定クランク角のペダル踏力を時系列に演算し、ペダル踏力の変化が線グラフによって画面表示する描画処理を行うように構成されていてもよい。表示器１２０はその線グラフを図８に示されているよう画面表示する。尚、図８（Ａ）は普通漕ぎ時の波形を、図８（Ｂ）は理想に近い丸漕ぎ時の波形を各々示している。
【００７１】
運動計測装置５０を取り付けられた自転車１０は使用者のエクササイズによって発電を行い、この発電によってバッテリ１０２に充電された電力は電力出力部１０４から取り出すことができるから、運動計測装置５０を取り付けられた自転車１０は、エクササイズバイクあると同時に踏力発電自転車になる。
【００７２】
本実施形態では、ペダリングによるモータ・ジェネレータ５４の回転駆動において、摩損によって自転車１０のタイヤの寿命を損ねることがなく、既存の自転車１０を利用して簡便に運動量の計測及び踏力発電（人力発電）が行われる。また、本実施形態では、摩擦ロスのない効率のよい踏力発電が行われる。
【００７３】
計測演算・制御装置１００には、図５に示されているように、モード切替器１１２が接続され、上述の運動計測のモードと自転車１０の電動アシストのモードの何れかに選択的に切替設定されるようになっていてもよい。
【００７４】
電動アシストモードでは、モータ・ジェネレータ５４がアシスト力を発生する電動モータとして用いられ、回転入力板８４からクランクアーム２６に回転力が伝達される。
【００７５】
次に、図９を参照して、クランク抜きのためのねじ孔３６がなく、クランク軸２４とクランクアーム２６との連結が、ねじ４０によらずに、クランクアーム２６に形成されたすり割り１３２の部分を締結ボルト１３４によって締め付けることにより行われる型式の自転車１０に対する運動計測装置５０の適用例を説明する。
【００７６】
この型式の自転車１０においても、連結部材９０を含む運動計測装置５０は上述のクランク抜きのためのねじ孔３６を有する型式の自転車１０に用いられたものが用いられ、回転入力部材８１に対する連結部材９０の結合も、前述の自転車１０における場合も同様に行われる。つまり、連結部材９０は、クランク抜きのためのねじ孔３６を有する型式の自転車１０とねじ孔３６を有していない型式の自転車１０とで、同一部品として、共用される。
【００７７】
この型式の自転車１０においては、ねじ４０が用いられない代わり、スペーサ部材１３６が用いられる。スペーサ部材１３６は、連結部材９０の脚部９２とクランクアーム２６の基端の外周との間に位置する部分を含んでクランクアーム２６の基端を取り囲むように、クランクアーム２６の基端の外形に合った開口１３８を有するＵ字形（馬蹄形）をなし、連結部材９０とクランクアーム２６とをトルク伝達関係に接続する。
【００７８】
これにより、クランクアーム２６からスペーサ部材１３６を介して回転入力部材８１に回転力が伝達される。
【００７９】
この型式の自転車１０においても、自転車１０を改造することなく、また専用工具を必要とすることなく、一般ユーザが運動計測装置５０を自転車１０に簡単に後付けることができ、自転車１０をタイヤの寿命を損ねることがないエクササイズバイクに簡単に変更することができる。
【００８０】
このように、本実施形態の運動計測装置５０は、スペーサ部材１３６の選択的な使用を含めて既存の多種多様な自転車に取り付けることができる。
【００８１】
次に、他の実施形態による自転車用運動計測装置を図１０を参照して説明する。尚、図１０において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００８２】
本実施形態では、回転入力板８４にステープル形状の連結部材１４０が固定されている。連結部材１４０は、クランクアーム２６の基端近傍を前後から挟むようにして、クランクアーム２６の前面２６Ａ及び後面２６Ｂに、クランクアーム２６の長手方向に摺動（スライド）可能に当接している。つまり、連結部材１４０は、クランクアーム２６を回転方向について両側から把持すべく構成されている。
【００８３】
本実施形態では、連結部材１４０によってクランクアーム２６から回転入力板８４に回転力がクランクアーム２６の長手方向にスライド移動することにより吸収される。
【００８４】
本実施形態でも、タイヤの寿命を損ねることなく既存の自転車を利用して発電が行われ、運動量の計測が行われる。また、自転車１０を改造することなく、また専用工具を必要とすることなく、一般ユーザが運動計測装置５０を既存の様々な自転車１０に簡単に後付けることができ、既存の様々な自転車１０を簡単にエクササイズバイクに変更することができる。
【００８５】
以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、モータ・ジェネレータ５４の回り止めは、アウタケーシング５６がダウンチューブ１４に当接すること以外に、サブチューブ１５、シートチューブ１２、チェーンステー１６に当接することにより行われてもよい。運動計測装置５０が運動計測のみを行う場合には、モータ・ジェネレータ５４に代えて発電機が用いられればよい。運動計測装置５０は、軸受筒体２０以外に、シートチューブ１２、ダウンチューブ１４、サブチューブ１５、チェーンステー１６、パイプ継手２２等の外部に取り付けられてもよい。変速歯車列５９の各歯車は、平歯車以外にはすば歯車であってもよい。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１０    ：自転車
１２    ：シートチューブ
１４    ：ダウンチューブ
１５    ：サブチューブ
１６    ：チェーンステー
１８    ：フレーム
２０    ：軸受筒体
２２    ：パイプ継手
２４    ：クランク軸
２６    ：クランクアーム
２６Ａ  ：前面
２６Ｂ  ：後面
２８    ：クランクアーム
３０    ：ペダル
３２    ：ドライブスプロケット
３４    ：スプライン軸部
３６    ：ねじ孔
３８    ：スプライン孔
４０    ：ねじ
４９    ：締結バンド
５０    ：運動計測装置
５１    ：ボルト
５２    ：ハウジング
５２Ａ  ：第１半体
５２Ｂ  ：第２半体
５２Ｃ  ：円環部
５２Ｄ  ：カバー部材
５３    ：第１歯車室
５４    ：ジェネレータ
５５    ：ボルト
５６    ：アウタケーシング
５７    ：第２歯車室
５８    ：回転軸
５９    ：変速歯車列
６０    ：駆動平歯車
６２    ：ブッシュ
６４    ：中間軸
６６    ：中間平歯車
６８    ：中間平歯車
７０    ：中心開口
７２    ：円筒部
７４    ：外周部
７６    ：右側部
７８    ：ボール軸受
８０    ：入力平歯車
８１    ：回転入力部材
８２    ：ボルト
８４    ：回転入力板
９０    ：連結部材
９１    ：中央部
９２    ：脚部
９３    ：貫通孔
９４    ：ねじ
９６    ：貫通孔
９８    ：ノックピン
１００  ：制御装置
１０２  ：バッテリ
１０４  ：電力出力部
１０６  ：電流センサ
１０８  ：クランク位置センサ
１１０  ：回転センサ
１１２  ：モード切替器
１１４  ：トルクセンサ
１１６  ：圧力センサ
１１８  ：センサ
１２０  ：表示器
１３２  ：すり割り
１３４  ：締結ボルト
１３６  ：スペーサ部材
１３８  ：開口
１４０  ：連結部材
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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