Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

WO2017046907A1 - 情報出力装置 - Google Patents

情報出力装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017046907A1
WO2017046907A1 PCT/JP2015/076399 JP2015076399W WO2017046907A1 WO 2017046907 A1 WO2017046907 A1 WO 2017046907A1 JP 2015076399 W JP2015076399 W JP 2015076399W WO 2017046907 A1 WO2017046907 A1 WO 2017046907A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
crank
strain gauge
strain
output
information
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/076399
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
信夫 三岡
泰輝 児玉
Original Assignee
パイオニア株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パイオニア株式会社 filed Critical パイオニア株式会社
Priority to US15/759,757 priority Critical patent/US10435108B2/en
Priority to PCT/JP2015/076399 priority patent/WO2017046907A1/ja
Priority to JP2017540405A priority patent/JPWO2017046907A1/ja
Publication of WO2017046907A1 publication Critical patent/WO2017046907A1/ja
Priority to US16/557,679 priority patent/US11235837B2/en
Priority to US17/553,366 priority patent/US11685465B2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/08—Pedals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/20—Cycle computers as cycle accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J50/00—Arrangements specially adapted for use on cycles not provided for in main groups B62J1/00 - B62J45/00
    • B62J50/20—Information-providing devices
    • B62J50/21—Information-providing devices intended to provide information to rider or passenger
    • B62J50/22—Information-providing devices intended to provide information to rider or passenger electronic, e.g. displays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/225—Measuring circuits therefor
    • G01L1/2262—Measuring circuits therefor involving simple electrical bridges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/24—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity
    • G01L3/247—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity by measuring and simultaneously multiplying tractive or propulsive force and velocity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J50/00—Arrangements specially adapted for use on cycles not provided for in main groups B62J1/00 - B62J45/00
    • B62J50/20—Information-providing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J50/00—Arrangements specially adapted for use on cycles not provided for in main groups B62J1/00 - B62J45/00
    • B62J50/20—Information-providing devices
    • B62J50/21—Information-providing devices intended to provide information to rider or passenger
    • B62J50/225—Mounting arrangements therefor

Definitions

  • the present invention relates to an information output device that outputs information on the force applied to a manpower machine equipped with a crank.
  • Patent Document 1 discloses a technique for measuring the crankshaft strain and detecting the torque applied to the crank.
  • Patent Document 2 discloses a technique in which a piezoelectric sensor is embedded in a crank and torque is measured by a voltage generated by crank distortion.
  • Patent Document 1 describes that it can be applied to a stationary bicycle type health machine (also called a bicycle ergometer or a fitness bike).
  • an object of the present invention is to provide an information output device that can output, for example, a load position applied to a pedal.
  • the invention described in claim 1 is provided on a side surface of a crank of a human-powered machine and is based on strain detection means for detecting strain generated in the crank, and an output value of the strain detection means. Applied to the pedal connected to the crank based on the force acting in the tangential direction of the circle defined by the rotational movement of the crank and the torque acting in the direction causing twisting of the crank. And an output means for outputting information relating to the center position of the loaded load.
  • the invention described in claim 7 is an information output method executed by an information output device provided on a side surface of a crank of a human-powered machine and provided with a strain detection means for detecting strain generated in the crank.
  • the invention described in claim 8 is an information output program that causes a computer to execute the information output method according to claim 7.
  • the invention described in claim 9 is a computer-readable recording medium in which the information output program according to claim 8 is stored.
  • FIG. 2 is a block configuration diagram of a cycle computer, a measurement module, and a cadence sensor shown in FIG. 1. It is explanatory drawing of arrangement
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a measurement module strain detection circuit shown in FIG. 3. It is explanatory drawing of the force added to a right side crank, and a deformation
  • the strain detecting means is provided on the side surface of the crank of the human-powered machine, detects the strain generated in the crank, and the output means is based on the output value of the strain detecting means.
  • the center of the load applied to the pedal connected to the crank based on the calculated force acting in the tangential direction of the circle defined by the rotational movement of the crank and the torque acting in the direction causing twisting of the crank Output location information.
  • the strain detection means is provided on each side of the crank that the human-powered machine has in a pair of left and right, and the output means displays information on the center position of the load applied to the pedals connected to the left and right cranks side by side. It may be output. By doing in this way, the user etc. can compare and confirm the pedaling balance of right and left, and can use it for improvement of a pedaling form etc.
  • the output means may output the load center position set in advance as a reference to the center position of the load applied to the pedal detected by the strain detection means in a manner capable of being compared.
  • a user etc. can compare the load center in his pedaling with the load center in appropriate pedaling, and it can be used for improvement of a pedaling form etc.
  • the strain detection means includes a first strain gauge portion that detects strain tangentially generated in the crank and a second strain gauge portion that detects strain generated in the crank and deformed in the torsional direction of the crank. It has a plurality of strain gauge parts.
  • the plurality of strain gauge portions may output a voltage value corresponding to the amount of deformation of the crank in a direction in which each strain gauge portion detects strain. By doing so, it is possible to calculate the force acting in the tangential direction of the circle defined by the rotational movement of the crank and the torque acting in the direction causing twisting of the crank, based on the output voltage values of the plurality of strain gauge portions. it can.
  • the force acting in the tangential direction of the circle defined by the rotational movement of the crank and the torque acting in the direction that causes the torsion of the crank are calculated by substituting the voltage values output by the multiple strain gauge sections into a predetermined polynomial. May be. By doing in this way, it is computable by calculation using CPU etc., for example.
  • the coefficient of each term of the predetermined polynomial is a first reference torsional torque applied to the crank in a first state in which a predetermined load is applied to a position on the pedal that is separated from the center axis of the crank by a first distance;
  • the second reference torsion torque applied to the crank, the first state, and the second state It may be set in advance based on voltage values output by the plurality of strain gauge portions in each state.
  • the coefficient can be calculated in advance. Therefore, the force acting in the tangential direction of the circle defined by the rotational motion of the crank and the torque acting in the direction causing twisting of the crank can be calculated simply by substituting the values actually measured in the strain gauge portion into the polynomial. In addition, since the coefficient can be changed in accordance with the crank, the force acting in the tangential direction of the circle defined by the rotational movement of the crank and the torque acting in the direction causing twisting of the crank can be calculated with precision. Can do.
  • the force acting in the tangential direction of the circle defined by the rotational movement of the rank and the torque acting in the direction causing twisting of the crank are distorted.
  • a force acting in the tangential direction of the circle defined by the rotational motion of the crank calculated in the calculation step, and a torque acting in a direction causing twisting of the crank Based on, information on the center position of the load applied to the pedal connected to the crank is output.
  • an information output program causes a computer to execute the information output method described above. By doing so, information about the center position of the load applied to the pedal can be calculated and output from the detection result of the strain detecting means provided on the crank using a computer. Efficient pedaling and the like.
  • the information output program described above may be stored in a computer-readable recording medium.
  • the program can be distributed as a single unit in addition to being incorporated in the device, and version upgrades can be easily performed.
  • a bicycle 1 including a cycle computer 201 and a measurement module 301 as an information output device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the bicycle 1 includes a frame 3, a front wheel 5, a rear wheel 7, a handle 9, a saddle 11, a front fork 13, and a drive mechanism 101.
  • Frame 3 is composed of two truss structures.
  • the frame 3 is rotatably connected to the rear wheel 7 at the rear end portion.
  • the front fork 13 is rotatably connected to the frame 3 in front of the frame 3.
  • the front fork 13 is connected to the handle 9.
  • the front fork 13 and the front wheel 5 are rotatably connected at the front end position of the front fork 13 in the downward direction.
  • the front wheel 5 has a hub part, a spoke part, and a tire part.
  • the hub portion is rotatably connected to the front fork 13. And this hub part and the tire part are connected by the spoke part.
  • the rear wheel 7 has a hub part, a spoke part, and a tire part.
  • the hub portion is rotatably connected to the frame 3. And this hub part and the tire part are connected by the spoke part.
  • the hub portion of the rear wheel 7 is connected to a sprocket 113 described later.
  • the bicycle 1 has a drive mechanism 101 that converts the stepping force by the user's (driver) foot into the driving force of the bicycle 1.
  • the drive mechanism 101 includes a pedal 103, a crank mechanism 104, a chain ring 109, a chain 111, and a sprocket 113.
  • the pedal 103 is a part in contact with a foot for the user to step on.
  • the pedal 103 is supported so as to be rotatable by a pedal crankshaft 115 of the crank mechanism 104.
  • the crank mechanism 104 includes a crank 105, a crankshaft 107, and a pedal crankshaft 115 (see FIGS. 2 and 6).
  • the crankshaft 107 passes through the frame 3 in the left-right direction (from one side of the bicycle side to the other).
  • the crankshaft 107 is rotatably supported by the frame 3.
  • the crank 105 is provided at a right angle to the crankshaft 107.
  • the crank 105 is connected to the crankshaft 107 at one end.
  • the pedal crankshaft 115 is provided at a right angle to the crank 105.
  • the axial direction of the pedal crankshaft 115 is the same as that of the crankshaft 107.
  • the pedal crankshaft 115 is connected to the crank 105 at the other end of the crank 105.
  • the crank mechanism 104 has such a structure on the side opposite to the side surface of the bicycle 1. That is, the crank mechanism 104 has two cranks 105 and two pedal crankshafts 115. Therefore, the pedal 103 is also provided on each side of the bicycle 1.
  • the right crank 105R and the left crank 105L are connected so as to extend in opposite directions around the crankshaft 107.
  • the right pedal crankshaft 115R, the crankshaft 107, and the left pedal crankshaft 115L are formed in parallel and on the same plane.
  • the right crank 105R and the left crank 105L are formed in parallel and on the same plane.
  • the chain ring 109 is connected to the crankshaft 107.
  • the chain ring 109 is preferably constituted by a variable gear capable of changing the gear ratio.
  • a chain 111 is engaged with the chain ring 109.
  • the chain 111 is engaged with the chain ring 109 and the sprocket 113.
  • the sprocket 113 is connected to the rear wheel 7.
  • the sprocket 113 is preferably composed of a variable gear.
  • the bicycle 1 converts the stepping force of the user into the rotational force of the rear wheel by such a drive mechanism 101.
  • the bicycle 1 has a cycle computer 201, a measurement module 301, and a cadence sensor 501.
  • the cycle computer 201 is disposed on the handle 9. As shown in FIG. 2, the cycle computer 201 includes a cycle computer display unit 203 that displays various types of information and a cycle computer operation unit 205 that receives user operations.
  • the various types of information displayed on the cycle computer display unit 203 include the speed of the bicycle 1, position information, the distance to the destination, the estimated arrival time to the destination, the travel distance since the departure, and the elapsed time since the departure. These are time, propulsive force, loss force, load center position applied to the pedal 103, and the like.
  • the propulsive force is the force applied in the rotational direction of the crank 105, that is, the magnitude of the force acting in the tangential direction of the circle defined by the rotational motion of the crank 105.
  • the loss force is a magnitude of a force applied in a direction different from the rotation direction of the crank 105.
  • the force applied in a direction different from the rotational direction is a useless force that does not contribute to the driving of the bicycle 1. Therefore, the user can drive the bicycle 1 more efficiently by increasing the propulsive force as much as possible and decreasing the loss force as much as possible.
  • the cycle computer operation unit 205 is shown as a push button in FIG. 2, but is not limited thereto, and various input means such as a touch panel or a plurality of input means can be used in combination.
  • the cycle computer 201 includes a cycle computer cadence wireless reception unit 207 and a cycle computer wireless reception unit 209.
  • the cycle computer cadence wireless reception unit 207 and the cycle computer wireless reception unit 209 are connected to the main body portion of the cycle computer 201 through wiring.
  • the cycle computer cadence wireless reception unit 207 and the cycle computer wireless reception unit 209 need not have a reception-only function. For example, you may have a function as a transmission part.
  • an apparatus described as a transmission unit or a reception unit may also have both a reception function and a transmission function.
  • the cadence sensor 501 has a magnetic sensor 505 that detects the approach of a magnet 503 provided on the crank 105 (see FIG. 3).
  • the magnetic sensor 505 detects the position of the magnet 503 by being turned on by the approaching magnet 503. That is, when the magnetic sensor 505 is turned on, the crank 105 is also present at the position where the magnetic sensor 505 is present. From this cadence sensor 501, the cycle computer 201 can obtain cadence [rpm].
  • the measurement module 301 is provided on the inner surface of the crank 105, and detects a human force applied to the pedal 103 by a user using a strain gauge 369 (see FIGS. 3 and 4) including a plurality of strain gauge elements. Specifically, the propulsive force that is the rotational force of the crank 105 and serves as the driving force of the bicycle 1, the loss force that is a force applied in a direction different from the rotational direction, and the load center position applied to the pedal 103 Etc. are calculated.
  • FIG. 3 is a block diagram of the cycle computer 201, the measurement module 301, and the cadence sensor 501.
  • the cadence sensor 501 includes a magnetic sensor 505, a cadence sensor wireless transmission unit 507, a cadence sensor control unit 551, a cadence sensor storage unit 553, and a cadence sensor timer 561.
  • the magnetic sensor 505 is switched ON / OFF when the magnet 503 approaches. When the magnetic sensor 505 is turned on, the magnetic sensor 505 outputs an information signal indicating that to the cadence sensor control unit 551.
  • the cadence sensor wireless transmission unit 507 transmits the cadence information stored in the cadence sensor storage unit 553 to the cycle computer cadence wireless reception unit 207.
  • the transmission by the cadence sensor wireless transmission unit 507 is performed, for example, every second by an instruction from the cadence sensor timer 561.
  • a determination based on the value of the cadence sensor timer 561 is performed by the cadence sensor control unit 551, and based on the determination, transmission by the cadence sensor wireless transmission unit 507 is performed according to a command from the cadence sensor control unit 551. good.
  • the cadence sensor control unit 551 comprehensively controls the cadence sensor 501.
  • the cadence sensor control unit 551 receives an output of an information signal indicating that the magnetic sensor 505 is turned on, the cadence sensor control unit 551 performs the following operation.
  • the cadence sensor control unit 551 instructs the cadence sensor timer 561 to output timer value information.
  • the cadence sensor control unit 551 receives timer value information from the cadence sensor timer 561
  • the cadence sensor control unit 551 calculates cadence from the timer value information. Specifically, the time (period) [second] for turning on the magnetic sensor 505 is calculated by multiplying the count number (C) of the timer value information by one count interval (T0). Then, cadence [rpm] is calculated by dividing 60 by this period.
  • the cadence sensor control unit 551 stores the cadence information in a cadence sensor RAM 555 (described later) of the cadence sensor storage unit 553.
  • the cadence sensor control unit 551 outputs a counter value reset command to the cadence sensor timer 561.
  • the cadence sensor control unit 551 may cause the cadence sensor wireless transmission unit 507 to transmit the cadence information stored in the cadence sensor storage unit 553, for example, at an interval of 1 second.
  • the cadence sensor storage unit 553 includes a cadence sensor RAM 555 and a cadence sensor ROM 557.
  • the cadence sensor RAM 555 stores timer values and the like, and the cadence sensor ROM 557 stores control programs and the like.
  • the cadence sensor timer 561 is a timer counter and always counts a clock having a predetermined cycle.
  • the cadence sensor timer 561 receives a value output command from the cadence sensor control unit 551
  • the cadence sensor timer 561 outputs timer value information to the cadence sensor control unit 551.
  • the cadence sensor timer 561 receives a reset command from the cadence sensor control unit 551
  • the cadence sensor timer 561 resets the value of the timer counter to an initial value.
  • the cadence sensor timer 561 also has a role of instructing the cadence sensor wireless transmission unit 507 to transmit timing. Specifically, for example, the transmission timing is commanded to the cadence sensor wireless transmission unit 507 every second.
  • the measurement module 301 includes a measurement module wireless transmission unit 309, a measurement module timer 361, a measurement module control unit 351, a measurement module storage unit 353, a measurement module A / D 363, a measurement module strain detection circuit 365, and A strain gauge 369 is provided.
  • the measurement module wireless transmission unit 309 transmits the propulsive force, the loss force, the load center position applied to the pedal 103, and the like calculated from the strain information by the measurement module control unit 351 to the cycle computer wireless reception unit 209. Transmission by the measurement module wireless transmission unit 309 is performed, for example, every second by being commanded by the measurement module timer 361. Alternatively, the measurement module control unit 351 may transmit a command based on the value of the measurement module timer 361.
  • the measurement module timer 361 is a timer counter and always counts a clock having a predetermined period. Furthermore, the measurement module timer 361 also has a role of instructing the measurement module wireless transmission unit 309 to transmit timing. Specifically, for example, the transmission timing is commanded to the measurement module wireless transmission unit 309 every second.
  • the measurement module control unit 351 comprehensively controls the measurement module 301.
  • the measurement module control unit 351 calculates a propulsive force, a loss force, a load center position applied to the pedal 103, and the like from the strain information. The calculation method will be described later.
  • the measurement module storage unit 353 stores various types of information.
  • the various types of information are, for example, a control program for the measurement module control unit 351 and temporary information required when the measurement module control unit 351 performs control.
  • strain information is stored.
  • the measurement module storage unit 353 includes a measurement module RAM 355 and a measurement module ROM 357.
  • the measurement module RAM 355 stores strain information and the like.
  • the measurement module ROM 357 stores various parameters, constants, and the like for calculating a propulsive force, a loss force, and a load center position applied to the pedal 103 from the control program and strain information.
  • the strain gauge 369 is bonded to the crank 105 and integrated.
  • the strain gauge 369 includes a first strain gauge 369a, a second strain gauge 369b, a third strain gauge 369c, a fourth strain gauge 369d, a fifth strain gauge 369e, and a sixth strain gauge 369f.
  • Each terminal of the strain gauge 369 is connected to the measurement module strain detection circuit 365.
  • the strain gauge 369 is not limited to being provided on the left and right cranks 105, but may be provided only on one crank 105.
  • FIG. 4 shows the arrangement of the strain gauge 369 on the crank 105 in this embodiment.
  • the strain gauge 369 is bonded to the inner surface 119 of the crank 105.
  • the inner surface of the crank 105 is a surface on which the crankshaft 107 is protruded (connected), and is a surface (side surface) parallel to a plane including a circle defined by the rotational motion of the crank 105.
  • the outer surface 120 of the crank 105 is a surface on which the pedal crankshaft 115 is protruded (connected) so as to face the inner surface 119. That is, it is a surface on which the pedal 103 is rotatably provided.
  • the upper surface 117 of the crank 105 is one of the surfaces extending in the longitudinal direction in the same direction as the inner surface 119 and the outer surface 120 and orthogonal to the inner surface 119 and the outer surface 120.
  • a lower surface 118 of the crank 105 is a surface facing the upper surface 117.
  • the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are arranged so as to be orthogonal to each other and overlapped with each other. Further, the intermediate direction between the detection direction of the first strain gauge 369 a and the detection direction of the second strain gauge 369 b is arranged to be the longitudinal direction of the crank 105. That is, the detection direction of the first strain gauge 369a and the longitudinal direction of the crank 105 have an angle of 45 degrees. The detection direction of the second strain gauge 369b and the longitudinal direction of the crank 105 have an angle of 45 degrees. Further, the intersection portion where the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are overlapped is arranged on the central axis C1 of the inner surface 119. That is, the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are arranged so as to be symmetric with respect to the central axis C1.
  • the third strain gauge 369c has a detection direction parallel to the longitudinal direction of the crank 105, that is, is parallel to the central axis C1 of the inner surface 119 and is provided on the central axis C1.
  • the fourth strain gauge 369d is provided on the central axis C1 in the detection direction perpendicular to the longitudinal direction of the crank 105, that is, perpendicular to the central axis C1 of the inner surface 119.
  • the fifth strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f have a detection direction parallel to the longitudinal direction of the crank 105, that is, parallel to the central axis C1 of the inner surface 119 and symmetrical to the central axis C1 of the inner surface 119. It is provided to become.
  • the direction parallel to the central axis C1 that is the axis extending in the longitudinal direction of the crank 105 is the third strain gauge 369c
  • the detection direction of the strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f is the detection direction of the fourth strain gauge 369d in the direction perpendicular to the central axis C1 (the lateral direction in FIG. 4), that is, the direction perpendicular to the longitudinal direction of the crank 105. It becomes. Therefore, the detection directions of the third strain gauge 369c, the fifth strain gauge 369e, the sixth strain gauge 369f, and the fourth strain gauge 369d are orthogonal to each other. That is, the strain gauge 369 functions as a strain detection unit that detects strain generated in the crank 105.
  • or the 6th strain gauge 369f is not restricted to FIG. That is, the third strain gauge 369c to the sixth strain gauge 369f only need to maintain a parallel or perpendicular relationship with the central axis C1, and the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b sandwich the central axis C1. As long as they are inclined so as to face each other, the angle may not be 45 degrees or may not be overlapped. Furthermore, it does not need to be arranged on the inner surface 119 of the crank 105, and may be arranged so that at least the propulsive force and the torsion torque described later can be calculated.
  • crank 105 is described as a simple rectangular parallelepiped, but the corner may be rounded or a part of the surface may be configured by a curved surface depending on the design or the like. Even in such a case, each deformation described later can be detected by arranging the strain gauge 369 so as to maintain the above-described arrangement as much as possible. However, the detection accuracy decreases as the relationship with the above-described central axis C1 and the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are shifted from each other.
  • the measurement module strain detection circuit 365 is connected to the first strain gauge 369a, the second strain gauge 369b, the third strain gauge 369c, the fourth strain gauge 369d, the fifth strain gauge 369e, and the sixth strain gauge 369f.
  • a distortion amount of 369 is output as a voltage value.
  • the output of the measurement module strain detection circuit 365 is converted from analog information to strain information that is digital information by the measurement module A / D 363.
  • the strain information signal is output to the measurement module storage unit 353.
  • the strain information signal input to the measurement module storage unit 353 is stored in the measurement module RAM 355 as strain information.
  • the measurement module strain detection circuit 365 is shown in FIG.
  • the measurement module strain detection circuit 365 includes a first detection circuit 373a, a second detection circuit 373b, and a third detection circuit 373c.
  • a fifth strain gauge 369e and a sixth strain gauge 369f are connected in series between the power supply Vcc and the ground GND. That is, the power source Vcc, the fifth strain gauge 369e, the sixth strain gauge 369f, and the ground GND are connected in this order.
  • the connection point between the fifth strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f is the output of the first detection circuit 373a (hereinafter referred to as t output).
  • a third strain gauge 369c and a fourth strain gauge 369d are connected in series between the power supply Vcc and the ground GND. That is, the power source Vcc, the third strain gauge 369c, the fourth strain gauge 369d, and the ground GND are connected in this order.
  • the connection point between the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d is the output of the second detection circuit 373b (hereinafter referred to as r output).
  • a first strain gauge 369a and a second strain gauge 369b are connected in series between the power supply Vcc and the ground GND. That is, the power supply Vcc, the first strain gauge 369a, the second strain gauge 369b, and the ground GND are connected in this order.
  • a connection point between the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b is an output (hereinafter referred to as k output) of the third detection circuit 373c.
  • first strain gauge 369a to the sixth strain gauge 369f have the same resistance value.
  • the detection direction of the strain gauge 369 is the direction in which the wiring extends, and as described above, the third strain gauge 369c, the fifth strain gauge 369e, and the sixth strain gauge 369f are parallel to the central axis C1,
  • the fourth strain gauge 369d is in a direction perpendicular to the central axis C1.
  • the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are oriented at 45 degrees.
  • the output t is output from the power source Vcc.
  • the voltage is half the voltage value of the power supply Vcc (1/2 Vcc), which is a value obtained by dividing the voltage by the fifth strain gauge 369e, the resistance value, and the sixth strain gauge 369f.
  • both the fifth strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f When both the fifth strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f are compressed, the resistance value of both the fifth strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f decreases, so the t output does not change (the voltage value is 1/2 Vcc). Will remain).
  • both the fifth strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f are extended, the resistance value increases for both the fifth strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f, so the t output does not change.
  • the second detection circuit 373b operates similarly to the first detection circuit 373a. That is, when the third strain gauge 369c is compressed and the fourth strain gauge 369d is expanded, the r output increases, and when the third strain gauge 369c is expanded and the fourth strain gauge 369d is compressed, r The output goes down. The r output does not change when both the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d are compressed and when both the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d are expanded.
  • the third detection circuit 373c operates similarly to the first detection circuit 373a. That is, when the first strain gauge 369a is compressed and the second strain gauge 369b is expanded, the k output increases, and when the first strain gauge 369a is expanded and the second strain gauge 369b is compressed, k The output goes down. The k output does not change when both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are compressed and when both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are expanded.
  • the t output of the first detection circuit 373a, the r output of the second detection circuit 373b, and the k output of the third detection circuit 373c are voltage values output by a plurality of strain gauge units.
  • FIG. 6 shows a deformed state of the right crank 105R when a force (stepping force) is applied by the user.
  • A is a plan view seen from the inner surface 119 of the right crank 105R
  • (b) is a plan view seen from the upper surface 117 of the right crank 105R
  • (c) is seen from the end of the right crank 105R on the crankshaft 107 side. It is a top view.
  • the right crank 105R will be described, but the same applies to the left crank 105L.
  • the bending deformation x is a deformation in which the right crank 105R bends from the upper surface 117 toward the lower surface 118 or from the lower surface 118 toward the upper surface 117, and the tangential force T Is a deformation caused by That is, distortion due to deformation generated in the rotation direction of the crank 105 (distortion generated in the rotation direction of the crank 105) is detected, and rotation direction distortion generated in the crank 105 can be detected by detecting the bending deformation x.
  • the bending deformation y is a deformation in which the right crank 105R is bent so as to bend from the outer surface 120 toward the inner surface 119 or from the inner surface 119 toward the outer surface 120.
  • This is a deformation caused by R. That is, distortion due to deformation generated from the outer surface 120 of the crank 105 to the inner surface 119 or from the inner surface 119 to the outer surface 120 (strain generated in a direction perpendicular to the same plane as the circle defined by the rotational motion of the right crank 105R). Therefore, it is possible to detect the inward and outward strain generated in the crank 105 by detecting the bending deformation y.
  • the tensile deformation z is a deformation caused by the normal force R, in which the right crank 105R is deformed so as to be extended or compressed in the longitudinal direction. That is, the strain due to the deformation generated in the direction in which the crank 105 is pulled or pushed in the longitudinal direction (strain generated in the direction parallel to the longitudinal direction) is detected. The strain in the tensile direction can be detected.
  • the torsional deformation rz is a deformation caused by the tangential force T, in which the right crank 105R is deformed so as to be twisted. That is, distortion due to deformation generated in the direction in which the crank 105 is twisted is detected, and distortion in the torsion direction generated in the crank 105 can be detected by detecting the torsional deformation rz.
  • the deformation directions of the bending deformation x, the bending deformation y, the tensile deformation z, and the torsional deformation rz are indicated by arrows. However, as described above, each deformation may occur in the direction opposite to the arrow. .
  • the measurement module strain detection circuit 365 is arranged as shown in FIG. 4 and connected to the first strain gauge 369a, the second strain gauge 369b, the third strain gauge 369c, and the fourth strain gauge 369d as shown in FIG.
  • a method for detecting (measuring) the bending deformation x, the bending deformation y, the tensile deformation z, and the torsional deformation rz will be described.
  • the right crank 105R is deformed from the upper surface 117 toward the lower surface 118 or in the opposite direction.
  • the fifth strain gauge 369e is compressed to decrease the resistance value
  • the sixth strain gauge 369f is expanded to increase the resistance value to increase the t output, or the fifth strain gauge.
  • 369e is expanded to increase the resistance value
  • the sixth strain gauge 369f is compressed to decrease the resistance value and to decrease the t output (determined by the direction of deformation).
  • the second detection circuit 373b only bends the third strain gauge 369c and the fourth strain gauge 369d, does not compress or expand, and the resistance value does not change, so the r output does not change. As shown in FIG.
  • the first detection circuit 373a determines whether both the fifth strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f are expanded to increase the resistance value, or both are compressed to decrease the resistance value of both. As a result, the t output does not change.
  • the third strain gauge 369c is expanded and the resistance value is increased, the fourth strain gauge 369d is compressed and the resistance value is decreased and the r output is decreased, or the third strain gauge 369c is compressed. As a result, the resistance value decreases, the fourth strain gauge 369d is expanded, the resistance value increases, and the r output increases.
  • the third detection circuit 373c is configured such that both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are expanded to increase the resistance value, or both are compressed to decrease the resistance value. As a result, the k output does not change.
  • the tensile deformation z deforms so that the right crank 105R is stretched or compressed in the longitudinal direction.
  • the first detection circuit 373a determines whether both the fifth strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f are expanded to increase the resistance value, or both are compressed to decrease the resistance value of both. As a result, the t output does not change.
  • the third strain gauge 369c is expanded and the resistance value is increased, the fourth strain gauge 369d is compressed and the resistance value is decreased and the r output is decreased, or the third strain gauge 369c is compressed. As a result, the resistance value decreases, the fourth strain gauge 369d is expanded, the resistance value increases, and the r output increases.
  • the third detection circuit 373c is configured such that both the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b are expanded to increase the resistance value, or both are compressed to decrease the resistance value. As a result, the k output does not change.
  • the twist deformation rz deforms so that the right crank 105R is twisted.
  • the fifth strain gauge 369e is expanded and the resistance value increases, but the resistance value does not change because the sixth strain gauge 369f is neither compressed nor expanded, so the t output decreases.
  • the third strain gauge 369c is expanded to increase the resistance value, but the fourth strain gauge 369d is neither compressed nor expanded, so the resistance value does not change, so the r output decreases.
  • the first strain gauge 369a is compressed to decrease the resistance value
  • the second strain gauge 369b is expanded to increase the resistance value and the k output is increased, or the first strain gauge 369a is expanded.
  • the resistance value increases, the second strain gauge 369b is compressed, the resistance value decreases, and the k output decreases.
  • the bending deformation x can be detected by detecting the change in the t output of the first detection circuit 373a
  • the bending deformation y and the tensile force can be detected by detecting the change in the r output of the second detection circuit 373b.
  • the deformation z can be detected.
  • the torsional deformation rz can be detected by detecting a change in the k output of the third detection circuit 373c. That is, the fifth strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f constituting the first detection circuit 373a are the first strain gauge section, and the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b constituting the third detection circuit 373c are the second. It becomes the strain gauge part.
  • the t output of the first detection circuit 373a and the k output of the third detection circuit 373c represent the output values of the strain detection means.
  • the measurement module control unit 351 calculates the tangential force T, normal force R, and torsion torque K.
  • the torsional torque is a torque when a torsional deformation rz occurs in the crank 105, that is, a torque that acts in a direction in which the crank 105 is twisted.
  • a matrix A is assumed as in the following equation (1).
  • t represents the t output
  • r represents the r output
  • k represents the actually measured value (voltage value) of the k output.
  • T represents a tangential force T
  • R represents a normal force R
  • K represents a torsion torque K.
  • FIG. 8 a state in which the crank 105 is horizontally directed forward and a known load W is applied to a position on the pedal 103 that is a distance L1 away from the center axis C1 of the crank 105 (first state). If t output, r output, and k output at tp are tp, rp, and kp, respectively, equation (1) is expressed as equation (2).
  • FIG. 8A is a view seen from the upper surface 117 of the crank 105
  • FIG. 8B is a view seen from the outer surface 120 of the crank.
  • FIG. 9 the crank 105 is horizontally directed forward, and a known load W is applied to a position on the pedal 103 that is separated from the center axis C1 of the crank 105 by a distance L2 different from the distance L1.
  • equation (1) is expressed as equation (3).
  • FIG. 9A is a view seen from the upper surface 117 of the crank 105
  • FIG. 9B is a view seen from the outer surface 120 of the crank.
  • Equation (1) is expressed as Equation (4).
  • 10A is a view as seen from the upper surface 117 of the crank 105
  • FIG. 10B is a view as seen from the outer surface 120 of the crank.
  • the components a to i of the matrix A are calculated from the equations (2) to (4). From the expressions (2) and (3), the components c, a, f, d, i, and g are expressed by the following expressions (5) to (10). From the equation (4), the components b, e, and h are then represented by the equations (11) to (13).
  • the components remain in the equations (6), (8), and (10), this may be substituted for the calculated components.
  • the calculation result of the formula (5) is substituted for the component c of the formula (6).
  • an expression may be substituted instead of the calculation result.
  • the components a to i of the matrix A are calculated from the values of the t output, the r output, and the k output in the states of FIGS. 8 to 10, the known load W, and the known distances L1 and L2. .
  • an inverse matrix A ⁇ 1 of the calculated matrix A is calculated, and a tangential force T, a normal force R, and a torsion torque K are calculated by the following equation (14). Therefore, by calculating the inverse matrix A ⁇ 1 in advance, the tangential force T, normal force R, and torsion torque K can be calculated in real time from the values of t output, r output, and k output.
  • the equation (14) can be expressed by a polynomial having a component of the inverse matrix A ⁇ 1 as a coefficient, the tangential force T and the torsion torque K are t outputs output from the first detection circuit 373a to the third detection circuit 373c, It is calculated by substituting the r output and k output into a predetermined polynomial.
  • the distance L is calculated from the calculated tangential force T and torsion torque K from the central axis of the crank 105 to the center of the load applied to the pedal 103 by the driver.
  • the center of the load means a point where the load acts on each part of the pedal 103 when the load is represented by a single force.
  • the calculated distance L is the load center position applied to the pedal 103.
  • the cycle computer 201 includes a cycle computer display unit 203, a cycle computer operation unit 205, a cycle computer cadence wireless reception unit 207, a cycle computer wireless reception unit 209, a cycle computer timer 261, and a cycle computer storage unit 253. And a cycle computer control unit 251.
  • the cycle computer display unit 203 displays various types of information based on user instructions and the like.
  • the propulsive force (tangential force T) and the loss force (normal force R) are visualized and displayed. Any visualization method may be used.
  • the visualization method in the cycle computer display unit 203 can be, for example, vector display, graph display, color-coded display, symbol display, three-dimensional display, and any method. Also, a combination thereof may be used.
  • the cycle computer display unit 203 visualizes and displays the load center position applied to the pedal 103 calculated by the measurement module control unit 351.
  • FIG. 11 shows a display example.
  • FIG. 11 shows the load center positions detected for the left and right pedals 103 side by side on the screen.
  • the load center position detected by the right pedal 103R is displayed as an actual measurement value LMR
  • the load center position detected by the left pedal 103L is displayed as an actual measurement value LML.
  • the load center position set in advance as a reference is displayed as a reference value LRR (right side) and a reference value LRL (left side) superimposed on the actual measurement values LMR and LML.
  • the reference values LRR and LRL are indicated as, for example, recommended pedal positions (positions where a load is to be applied). That is, the actual measurement values LMR and LML and the reference values LRR and LRL are displayed (output) in a comparable manner.
  • the reference values LRR and LRL are approximately the center of the pedal 103, but are not limited thereto.
  • the shape may be changed based on the shape of the bicycle 1 or the crank 105 or the physique of the driver.
  • the actual measurement values LMR and LML are filled with an ellipse, and the reference values LRR and LRL are displayed with an ellipse (broken line), so that it is easy to visually recognize the superimposed values.
  • the actual measurement values LMR, LML, and reference values LRR, LRL are not limited to the shape shown in FIG. 11, but may be points, circles, straight lines, foot shapes, or the like.
  • the actual measurement values LMR and LML and the reference values LRR and LRL are not limited to being filled and broken lines, but may be any display form that can be distinguished from each other.
  • the actual measurement value and the reference value are shown as an image. Further, actual measurement values for an arbitrary period may be stored and displayed so that the transition of position movement can be understood.
  • the cycle computer operation unit 205 receives a user instruction (input). For example, the cycle computer operation unit 205 receives a display content instruction from the user on the cycle computer display unit 203.
  • the cycle computer cadence wireless reception unit 207 receives cadence information transmitted from the cadence sensor 501.
  • the cycle computer wireless reception unit 209 receives the propulsive force and loss transmitted from the measurement module 301, the position under load applied to the pedal 103, and the like.
  • the cycle computer timer 261 is a timer counter and counts the timer.
  • the timer value information generated by the cycle computer timer 261 is used in various ways by the cycle computer control unit 251 and the like.
  • the cycle computer storage unit 253 includes a cycle computer RAM 255 and a cycle computer ROM 257.
  • the cycle computer ROM 257 stores various parameters, constants, and the like for converting the control program, propulsive force, loss force, or load center position into data that is visually displayed on the cycle computer display unit 203.
  • the cycle computer control unit 251 comprehensively controls the cycle computer 201. Further, the cadence sensor 501 and the measurement module 301 may be comprehensively controlled. The cycle computer control unit 251 converts the propulsive force, loss force, or load center position into data that is visually displayed on the cycle computer display unit 203.
  • step ST51 the cadence sensor control unit 551 of the cadence sensor 501 detects a change of the magnetic sensor 505 to ON.
  • the cadence sensor control unit 551 detects a change in the magnetic sensor 505
  • the cadence sensor control unit 551 interrupts the process, and starts the processes after step ST53. Interruption means to interrupt a process so far and execute a specified process.
  • the cadence sensor control unit 551 calculates a cadence value.
  • the cadence sensor control unit 551 calculates the time (period) [seconds] at which the magnetic sensor 505 is turned on by multiplying the count value (C) of the timer value information by one count interval (T). Then, the cadence sensor control unit 551 calculates cadence [rpm] by dividing 60 by this time (cycle). Further, the cadence sensor control unit 551 stores the cadence information in the cadence sensor RAM 555 of the cadence sensor storage unit 553.
  • step ST55 the cadence sensor control unit 551 outputs a counter value reset command to the cadence sensor timer 561.
  • the main flow of control of the cadence sensor control unit 551 is completed.
  • the interruption is performed again, and the process is restarted from step ST51.
  • the cadence sensor control unit 551 transmits the cadence information stored in the cadence sensor storage unit 553 to the cycle computer 201 using the cadence sensor wireless transmission unit 507.
  • the transmission may be performed only by the cadence sensor wireless transmission unit 507 without using the cadence sensor control unit 551.
  • step ST59 the cadence sensor control unit 551 waits for one second.
  • the wait time is variable.
  • step ST11 the measurement module A / D 363 A / D converts the output (t output, r output, k output) from the measurement module strain detection circuit 365 from an analog value to a digital value.
  • step ST13 strain information detected (converted) by the measurement module A / D 363 is stored in the measurement module RAM 355 of the measurement module storage unit 353.
  • step ST15 the process waits for 1 / N seconds.
  • the value of N is the number of data points measured per second. That is, the larger the value of N, the greater the number of strain information and the higher the resolution in seconds. The larger the N value, the better.
  • the N value can be determined by the cost, the required time resolution, the time required for the measurement module A / D 363 to perform A / D conversion, and the like.
  • the measurement module control unit 351 performs the process of FIG. In step ST31, the measurement module control unit 351 saves the strain information data.
  • the capacity of the measurement module RAM 355 in the measurement module storage unit 353 is limited.
  • the capacity of the measurement module RAM 355 is increased, it is not necessary to save the strain information data.
  • designing with a sufficient margin increases the cost and is not appropriate.
  • strain information is written successively one after another, if data is not saved, new information is overwritten before the tangential force T, normal force R, and distance L are calculated by processing in step ST33 described later. It is because there is a risk of being done.
  • step ST35 the measurement module control unit 351, via the measurement module wireless transmission unit 309, calculates the tangential force T and normal force R or average tangential force and average normal force, distance L, Send.
  • the transmitted tangential force T, normal force R, and the like and the distance L are received by the cycle computer radio reception unit 209 of the cycle computer 201. That is, information on the center position of the load applied to the pedal 103 connected to the crank 105 is output based on the tangential force T calculated based on the output value of the strain gauge 369 and the torsion torque K. .
  • step ST37 1 second is waited.
  • One second is an example and can be changed as necessary.
  • the process returns to step ST31 again. That is, the processing of step ST31 to step ST35 is repeated once per second.
  • step ST71 when the cycle computer control unit 251 receives the propulsive force (tangential force T), the loss force (normal force R), the load center position (distance L), and cadence information, an interruption is performed. That is, when the cycle computer control unit 251 detects that the cycle computer wireless reception unit 209 has received propulsive force, loss force, load center position, and cadence information, the cycle computer control unit 251 interrupts the processing up to that point ( Interrupt) to start the processing from step ST73.
  • the cycle computer control unit 251 interrupts the processing up to that point ( Interrupt) to start the processing from step ST73.
  • step ST73 the cycle computer control unit 251 causes the cycle computer display unit 203 to display propulsive force, loss force, load center position, and cadence information. That is, this step functions as an output process.
  • the cycle computer display unit 203 displays these pieces of information as numerical values or transmits them to the user by other visualization, hearing, or tactile methods. These pieces of information need not be displayed at the same time, and may be displayed individually by a switching operation by a user or the like.
  • step ST75 the cycle computer control unit 251 stores the propulsive force, loss force, load center position, and cadence information in the cycle computer display unit 203 in the cycle computer RAM 255 of the cycle computer storage unit 253. Thereafter, the cycle computer control unit 251 performs other processes until the interrupt of step ST51 is performed again.
  • the load center position (distance L) is calculated by the measurement module 301, but instead of the load center position (distance L), the torsion torque K is transmitted to the cycle computer 201, and the cycle computer 201
  • the load center position (distance L) may be calculated as follows.
  • the strain gauge 369 is provided on the inner surface 119 of the crank 105 of the bicycle 1 and detects the strain generated in the crank 105.
  • the cycle computer display unit 203 is connected to the crank 105 on the basis of the tangential force T and the torsion torque K calculated based on the output values of the first strain gauge 369a to the sixth strain gauge 369f.
  • An image indicating the load center position applied to the pedal 103 is displayed. By doing so, an image indicating the load center position applied to the pedal 103 can be calculated and output, so that efficient pedaling and the like can be performed based on this information.
  • strain gauges 369 are respectively provided on the inner surfaces 119 of the cranks 105 provided in the left and right pairs of the bicycle 1, and the cycle computer display unit 203 indicates the center position of the load applied to the pedals 103 connected to the left and right cranks 105.
  • the images are displayed side by side.
  • the cycle computer display unit 203 displays an image in which the reference values LRR and LRL are previously superimposed on the actual measurement values LMR and LML detected by the strain gauge 369.
  • the strain gauge 369 includes a first strain gauge 369a and a second strain gauge 369b that detect a bending deformation x generated in the crank 105, a fifth strain gauge 369e that detects a torsional deformation rz generated in the crank 105, and a sixth strain gauge. 369f, and a plurality of strain gauges.
  • the strain gauge 369 is a voltage corresponding to the amount of deformation of the crank 105 in the direction in which the first strain gauge 369a and the second strain gauge 369b, the fifth strain gauge 369e and the sixth strain gauge 369f detect the strain. The value is output. By doing so, the tangential force T and the torsion torque K of the crank 105 can be calculated from the output voltage values of the plurality of strain gauges 369.
  • the tangential force T and the torsional torque K of the crank 105 are constituted by a third detection circuit 373c constituted by a first strain gauge 369a and a second strain gauge 369b, and a fifth strain gauge 369e and a sixth strain gauge 369f.
  • the first detection circuit 373a calculates the voltage value (t output, k output) output from the first detection circuit 373a into a predetermined polynomial. By doing in this way, it is computable by calculation using CPU etc., for example.
  • the coefficient of each term of the predetermined polynomial is the first coefficient applied to the crank 105 in the first state in which a predetermined load W is applied to the position on the pedal 103 that is separated from the central axis of the crank 105 by the first distance L1.
  • It is preset based on the t output and the k output in each of the first state and the second state.
  • the coefficient can be calculated in advance based on the first reference torsion torque P, the second reference torsion torque Q, and the output voltage values (tp, kp, tq, kq) that can be calculated with known numerical values. it can. Therefore, the tangential force T of the crank 105 and the torsion torque K of the crank 105 can be calculated simply by substituting the values actually measured by the first detection circuit 373a and the third detection circuit 373c into the polynomial. In addition, since the coefficient can be changed according to the crank, it can be calculated accurately for each crank.
  • the measurement module strain detection circuit 365 of the present embodiment does not have the second detection circuit 373b.
  • the r output of the second detection circuit 373b detects the bending deformation y and the tensile deformation z as described in the first embodiment. These are deformations caused by the normal force R, and may not be detected when the normal force R is not calculated.
  • the expression (1) shown in the first embodiment is the following expression (15)
  • the expression (2) is the following expression (16)
  • the expression (3) is the following expression (17)
  • the expression (14) is changed to the following expression (18).
  • the components of the matrix A are in the first reference torsion torque P, the second reference torsion torque Q, and the first state and the second state, respectively. It can be calculated based on t output and k output.
  • the number of strain gauges can be reduced. Further, since the polynomial terms for calculating the tangential force T and the torsional torque K are reduced, the amount of calculation can be reduced.
  • the cycle computer display unit 203 has been described as an output unit.
  • the output unit is not limited to a unit that transmits information to the driver by display or voice.
  • a cycle computer external communication unit 271 is added to the cycle computer 201 to cycle information such as the distance L from the center axis of the crank 105 to the center of the load applied to the pedal 103 by the driver.
  • You may make it output from the computer external communication part 271 to the server S connected via the public lines N, such as the internet.
  • the output means is the cycle computer external communication unit 271.
  • the data may be output from the measurement module 301 to the server S connected directly via the public line N.
  • the strain gauge 369 is described as being provided near the center of the crank 105, but may be provided near the pedal 103 or the crankshaft 107.
  • the strain of the crank 105 is small, so that the life of the strain gauge 369 can be extended. If it is provided near the crankshaft 107, the output of the strain gauge 369 is increased by this principle, and the influence of noise can be reduced.
  • the information output device is composed of the cycle computer 201 and the measurement module 301.
  • the information output device in the present invention is a part of the cycle computer 201 or the measurement module 301.
  • a device other than the strain gauge 369 (measurement module strain detection circuit 365) may be a device in a completely different place through communication.
  • the human-powered machine in the present invention means a machine driven by human power equipped with a crank 105 such as a bicycle 1 or a fitness bike.
  • a crank 105 such as a bicycle 1 or a fitness bike.
  • any human-powered machine may be used as long as it is a machine that is driven by a human power equipped with the crank 105 (it is not always necessary to move locally).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

ペダル（１０３）に加えられている荷重位置を出力することができる情報出力装置を提供する。　ひずみゲージ（３６９）が、自転車（１）のクランク（１０５）の内面（１１９）に設けられ、クランク（１０５）に生じるひずみを検出して、サイクルコンピュータ表示部（２０１）が、第１ひずみゲージ（３６９ａ）～第６ひずみゲージ（３６９ｆ）の出力値に基づいて算出された、接線力（Ｔ）と、ねじれトルク（Ｋ）と、に基づいて、クランク（１０５）に連結されたペダル（１０３）に加えられた荷重中心位置を示す画像を表示する。

Description

情報出力装置
　本発明は、クランクを備えた人力機械に加わっている力等に関する情報を出力する情報出力装置に関する。
　従来、自転車に装着され、自転車の走行に関する情報や運転者の運動に関する情報等を算出し表示する装置がある。この種の装置は、自転車に設けられたセンサからデータを受信することによって、所定の情報を算出し表示する。表示する情報としては、運転者がペダルに加える力（トルク等）が挙げられる。そして、この種の力の測定方法としては、例えば、特許文献１には、クランク軸のひずみを測定し、クランクにかかるトルクを検知する技術が開示されている。
　また、特許文献２には、クランク内部に圧電センサを埋め込み、クランクのひずみにより発生する電圧によってトルクを測定する技術が開示されている。
　また、特許文献１は、定置式自転車型健康機（自転車エルゴメータ、フィットネスバイクとも称される）においても適用できることが記載されている。
　このように、クランクを備えた人力機械において、クランクにかかるひずみを検出することにより、トルクを測定して、運動量等を算出することが既に知られている。
特開平１０－３５５６７号公報 特開２００９－６９９１号公報
　上述した特許文献には、クランクに加えられた力等を数値等で表示することは開示されている。しかしながら、これらの力等は人力機械の乗車姿勢（フォーム）によって変化することが知られている。例えば、クランクに連結されているペダルに加える荷重位置が適切でないと体に負担がかかったり、効率のよいペダリングを行うことができない。
　そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、ペダルに加えられている荷重位置を出力することができる情報出力装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、人力機械のクランクの側面に設けられ、前記クランクに生じるひずみを検出するひずみ検出手段と、前記ひずみ検出手段の出力値に基づいて算出された、前記クランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力と、前記クランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクと、に基づいて、前記クランクに連結されたペダルに加えられた荷重の中心位置に関する情報を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする情報出力装置である。
　請求項７に記載された発明は、人力機械のクランクの側面に設けられ、前記クランクに生じるひずみを検出するひずみ検出手段を備える情報出力装置により実行される情報出力方法であって、前記クランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力と、前記クランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクと、を前記ひずみ検出手段の出力値に基づいて算出する算出工程と、前記算出工程で算出された前記クランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力と、前記クランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクと、に基づいて、前記クランクに連結されたペダルに加えられた荷重の中心位置に関する情報を出力する出力工程と、を含むことを特徴とする情報出力方法である。
　請求項８に記載された発明は、請求項７に記載の情報出力方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする情報出力プログラムである。
　請求項９に記載された発明は、請求項８に記載の情報出力プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
本発明の第１の実施例にかかる情報出力装置が設置される自転車の全体構成を示す説明図である。 図１に示されたサイクルコンピュータ、測定モジュール及びケイデンスセンサの位置関係を示した説明図である。 図１に示されたサイクルコンピュータ、測定モジュール及びケイデンスセンサのブロック構成図である。 図３に示されたひずみゲージのクランクへの配置の説明図である。 図３に示された測定モジュールひずみ検出回路の回路図である。 右側クランクに加わる力と変形の説明図である。 第１ひずみゲージと第２ひずみゲージが曲げ変形ｘにより変形する場合の説明図である。 第１状態の説明図である。 第２状態の説明図である。 第３状態の説明図である。 図１に示されたサイクルコンピュータ表示部への表示例の説明図である。 図３に示されたケイデンスセンサの処理のフローチャートである。 図３に示された測定モジュール及びサイクルコンピュータの処理のフローチャートである。 本発明の第２の実施例にかかる情報出力装置のひずみゲージのクランクへの配置の説明図である。 他の実施例にかかるサイクルコンピュータ、測定モジュール及びケイデンスセンサのブロック構成図である。
　以下、本発明の一実施形態にかかる情報出力装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる情報出力装置は、ひずみ検出手段が、人力機械のクランクの側面に設けられ、クランクに生じるひずみを検出して、出力手段が、ひずみ検出手段の出力値に基づいて算出された、クランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力と、クランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクと、に基づいて、クランクに連結されたペダルに加えられた荷重の中心位置に関する情報を出力する。このようにすることにより、クランクに設けられたひずみ検出手段の検出結果からペダルに加えられた荷重の中心位置に関する情報を算出して出力することができるため、この情報に基づいて効率のよいペダリング等を行うことが可能となる。
　また、ひずみ検出手段は、人力機械が左右一対に備えるクランクの側面にそれぞれ設けられ、出力手段は、左右それぞれのクランクに連結されたペダルに加える荷重の中心位置に関する情報を並べて表示されるように出力してもよい。このようにすることにより、ユーザ等は左右のペダリングバランス等を比較して確認することができ、ペダリングフォーム等の改善に役立てることができる。
　また、出力手段は、ひずみ検出手段が検出したペダルに加えられた荷重の中心位置に予め基準として設定された荷重の中心位置を比較可能な態様で出力してもよい。このようにすることにより、例えばユーザ等が、自身のペダリングにおける荷重中心と適切なペダリングにおける荷重中心とを比較することができ、ペダリングフォーム等の改善に役立てることができる。
　また、ひずみ検出手段は、クランクに生じる接線方向へ変形するひずみを検出する第１ひずみゲージ部と、クランクに生じる当該クランクのねじれ方向へ変形するひずみを検出する第２ひずみゲージ部と、を含む複数のひずみゲージ部を有している。そして、複数のひずみゲージ部は、それぞれのひずみゲージ部がひずみを検出する方向へのクランクの変形量に応じた電圧値を出力するようにしてもよい。このようにすることにより、複数のひずみゲージ部の出力電圧値によって、クランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力とクランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクとを算出することができる。
　また、クランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力及びクランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクは、複数のひずみゲージ部が出力する電圧値を所定の多項式に代入することにより算出されてもよい。このようにすることにより、例えば、ＣＰＵ等を用いた演算により算出することができる。
　また、所定の多項式の各項の係数は、クランクの中心軸から第１距離だけ離れたペダル上の位置に予め定めた荷重を加えた第１状態において、クランクに加わる第１基準ねじれトルクと、クランクの中心軸から第１距離とは異なる第２距離だけ離れたペダル上の位置に予め定めた荷重を加えた第２状態において、クランクに加わる第２基準ねじれトルクと、第１状態および第２状態のそれぞれにおいて複数のひずみゲージ部が出力する電圧値と、に基づいて予め設定されていてもよい。このようにすることにより、既知の数値で算出可能な第１基準ねじれトルク、第２基準ねじれトルク及び第１基準ねじれトルク、第２基準ねじれトルク算出時のひずみゲージ部の出力電圧値に基づいて予め係数を算出することができる。従って、ひずみゲージ部で実測された値を多項式に代入するだけでクランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力及びクランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクを算出することができる。また、クランクに合わせて係数を変更することができるため、クランク合わせて精度良くクランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力及びクランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクを算出することができる。
　また、本発明の一実施形態にかかる情報出力方法は、算出工程で、ランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力と、クランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクと、をひずみ検出手段の出力値に基づいて算出して、出力工程で、算出工程で算出されたクランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力と、クランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクと、に基づいて、クランクに連結されたペダルに加えられた荷重の中心位置に関する情報を出力する。このようにすることにより、クランクに設けられたひずみ検出手段の検出結果からペダルに加えられた荷重の中心位置に関する情報を算出して出力することができるため、この情報に基づいて効率のよいペダリング等を行うことが可能となる。
　また、本発明の一実施形態にかかる情報出力プログラムは、上述した情報出力方法を、コンピュータにより実行させる。このようにすることにより、コンピュータを用いて、クランクに設けられたひずみ検出手段の検出結果からペダルに加えられた荷重の中心位置に関する情報を算出して出力することができるため、この情報に基づいて効率のよいペダリング等を行うことが可能となる。
　また、上述した情報出力プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このようにすることにより、当該プログラムを機器に組み込む以外に単体でも流通させることができ、バージョンアップ等も容易に行える。
　本発明の第１の実施例にかかる情報出力装置としてのサイクルコンピュータ２０１及び測定モジュール３０１を備えた自転車１を図１乃至図９を参照して説明する。自転車１は図１に示すように、フレーム３と、フロント車輪５と、リア車輪７と、ハンドル９と、サドル１１と、フロントフォーク１３と、駆動機構１０１と、を有している。
　フレーム３は、２つのトラス構造から構成されている。フレーム３は、後方の先端部分において、リア車輪７と回転自在に接続されている。また、フレーム３は、フレーム３の前方において、フロントフォーク１３が回転自在に接続されている。
　フロントフォーク１３は、ハンドル９と接続されている。フロントフォーク１３の下方向の先端位置において、フロントフォーク１３とフロント車輪５とは回転自在に接続されている。
　フロント車輪５は、ハブ部、スポーク部及びタイヤ部を有している。ハブ部はフロントフォーク１３と回転自在に接続されている。そして、このハブ部とタイヤ部はスポーク部によって接続されている。
　リア車輪７は、ハブ部、スポーク部及びタイヤ部を有している。ハブ部はフレーム３と回転自在に接続されている。そして、このハブ部とタイヤ部はスポーク部によって接続されている。リア車輪７のハブ部は、後述するスプロケット１１３と接続されている。
　自転車１は、ユーザ（運転者）の足による踏み込み力を自転車１の駆動力に変換する駆動機構１０１を有している。駆動機構１０１は、ペダル１０３、クランク機構１０４、チェーンリング１０９、チェーン１１１、スプロケット１１３と、を有している。
　ペダル１０３は、ユーザが踏み込むための足と接する部分である。ペダル１０３は、クランク機構１０４のペダルクランク軸１１５によって回転自在となるように支持されている。
　クランク機構１０４は、クランク１０５とクランク軸１０７及びペダルクランク軸１１５（図２および図６参照）から構成されている。
　クランク軸１０７はフレーム３を左右方向に（自転車側面の一方から他方に）貫通している。クランク軸１０７は、フレーム３によって回転自在に支持されている。
　クランク１０５は、クランク軸１０７と直角に設けられている。クランク１０５は、一端部において、クランク軸１０７と接続されている。
　ペダルクランク軸１１５は、クランク１０５と直角に設けられている。ペダルクランク軸１１５の軸方向は、クランク軸１０７と同一方向となっている。ペダルクランク軸１１５は、クランク１０５の他端部においてクランク１０５と接続されている。
　クランク機構１０４は、このような構造を自転車１の側面の反対側にも有している。つまり、クランク機構１０４は、２個のクランク１０５及び、２個のペダルクランク軸１１５を有している。したがって、ペダル１０３も自転車１の両側面にそれぞれ有している。
　これらが自転車１の右側にあるか左側にあるかを区別する場合には、それぞれ右側クランク１０５Ｒ、左側クランク１０５Ｌ、右側ペダルクランク軸１１５Ｒ、左側ペダルクランク軸１１５Ｌ、右側ペダル１０３Ｒ、左側ペダル１０３Ｌと記載する。
　また右側クランク１０５Ｒと左側クランク１０５Ｌは、クランク軸１０７を中心として反対方向に延びるように接続されている。右側ペダルクランク軸１１５Ｒ、クランク軸１０７および左側ペダルクランク軸１１５Ｌは、平行かつ同一平面に形成されている。右側クランク１０５Ｒ及び左側クランク１０５Ｌは、平行かつ同一平面上に形成されている。
　チェーンリング１０９は、クランク軸１０７に接続されている。チェーンリング１０９は、ギア比を変化させることができる可変ギアで構成されると好適である。また、チェーンリング１０９にはチェーン１１１が係合されている。
　チェーン１１１はチェーンリング１０９及びスプロケット１１３に係合している。スプロケット１１３は、リア車輪７と接続されている。スプロケット１１３は、可変ギアで構成されると好適である。
　自転車１は、このような駆動機構１０１によってユーザの踏み込み力をリア車輪の回転力に変換している。
　自転車１は、サイクルコンピュータ２０１と、測定モジュール３０１と、ケイデンスセンサ５０１と、を有している。
　サイクルコンピュータ２０１は、ハンドル９に配置されている。サイクルコンピュータ２０１は、図２に示すように、各種情報を表示するサイクルコンピュータ表示部２０３およびユーザの操作を受けるサイクルコンピュータ操作部２０５を有している。
　サイクルコンピュータ表示部２０３に表示される各種情報とは、自転車１の速度、位置情報、目的地までの距離、目的地までの予測到達時間、出発してからの移動距離、出発してからの経過時間、推進力、損失力及びペダル１０３に加えられている荷重中心位置等である。
　ここで、推進力とはクランク１０５の回転方向に加わる力、即ち、クランク１０５の回転運動により定義される円の接線方向に働く力の大きさである。一方、損失力とは、クランク１０５の回転方向とは別の方向に加わる力の大きさである。この回転方向とは別の方向に加わる力は、何ら自転車１の駆動に寄与しない無駄な力である。したがって、ユーザは、推進力をできるだけ増加させ、損失力をできるだけ減少させることによって、より効率的に自転車１を駆動させることが可能となる。
　サイクルコンピュータ操作部２０５は、図２では押しボタンで示されているが、それに限らず、タッチパネルなど各種入力手段や複数の入力手段を組み合わせて用いることができる。
　また、サイクルコンピュータ２０１は、サイクルコンピュータケイデンス無線受信部２０７及びサイクルコンピュータ無線受信部２０９を有している。サイクルコンピュータケイデンス無線受信部２０７及びサイクルコンピュータ無線受信部２０９は、配線を介してサイクルコンピュータ２０１の本体部分と接続されている。なお、サイクルコンピュータケイデンス無線受信部２０７及びサイクルコンピュータ無線受信部２０９は、受信のみの機能を有する必要はない。例えば、送信部としての機能を有していても良い。以下、送信部又は受信部と記載した装置も、受信機能及び送信機能の両方を有していても良い。
　ケイデンスセンサ５０１は、クランク１０５に設けられた磁石５０３の接近を検出する磁気センサ５０５を有している（図３参照）。磁気センサ５０５は、接近する磁石５０３によってＯＮになることで、磁石５０３の位置を検出する。つまり、磁気センサ５０５がＯＮになるということは、磁気センサ５０５が存在する位置にクランク１０５も存在することとなる。このケイデンスセンサ５０１から、サイクルコンピュータ２０１は、ケイデンス［ｒｐｍ］を得ることができる。
　測定モジュール３０１は、クランク１０５の内面に設けられ、複数のひずみゲージ素子から構成されるひずみゲージ３６９（図３及び図４参照）を用いて、ペダル１０３にユーザが加えている人力を検出する。具体的には、クランク１０５の回転力であって自転車１の駆動力となる推進力と、回転方向とは別の方向に加わる力である損失力と、ペダル１０３に加えられている荷重中心位置等を算出する。
　図３は、サイクルコンピュータ２０１、測定モジュール３０１及びケイデンスセンサ５０１のブロック図である。
　まず、ケイデンスセンサ５０１のブロック構成を説明する。ケイデンスセンサ５０１は、磁気センサ５０５、ケイデンスセンサ無線送信部５０７、ケイデンスセンサ制御部５５１、ケイデンスセンサ記憶部５５３、ケイデンスセンサタイマ５６１を有している。
　磁気センサ５０５は、磁石５０３が接近することによってＯＮ／ＯＦＦが切り替わる。そして、磁気センサ５０５がＯＮとなると、磁気センサ５０５はその旨の情報信号をケイデンスセンサ制御部５５１に出力する。
　ケイデンスセンサ無線送信部５０７は、ケイデンスセンサ記憶部５５３に記憶されているケイデンス情報を、サイクルコンピュータケイデンス無線受信部２０７に送信している。このケイデンスセンサ無線送信部５０７による送信は、ケイデンスセンサタイマ５６１によって命令されることによって例えば１秒ごとに行われている。または、ケイデンスセンサタイマ５６１の値に基づいた判断がケイデンスセンサ制御部５５１によって行われ、その判断に基づいて、このケイデンスセンサ無線送信部５０７による送信がケイデンスセンサ制御部５５１の命令によって行われても良い。
　ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンスセンサ５０１を包括的に制御している。ケイデンスセンサ制御部５５１は、磁気センサ５０５がＯＮとなった旨の情報信号の出力を受けると、以下の動作を行う。ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンスセンサタイマ５６１にタイマ値情報の出力を命令する。そして、ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンスセンサタイマ５６１からタイマ値情報を受けると、そのタイマ値情報からケイデンスを算出する。具体的には、タイマ値情報のカウント数（Ｃ）と１度のカウント間隔（Ｔ０）を掛け合わせることによって、磁気センサ５０５がＯＮとなる時間（周期）［秒］を算出する。そして、６０をこの周期で割ることによって、ケイデンス［ｒｐｍ］を算出する。
　さらに、ケイデンスセンサ制御部５５１は、このケイデンス情報をケイデンスセンサ記憶部５５３のケイデンスセンサＲＡＭ５５５（後述する）に記憶させる。また、ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンスセンサタイマ５６１にカウンタ値のリセット命令を出力する。ケイデンスセンサ制御部５５１は、例えば１秒間の間隔で、ケイデンスセンサ無線送信部５０７にケイデンスセンサ記憶部５５３に記憶されているケイデンス情報を送信させても良い。
　ケイデンスセンサ記憶部５５３には、各種情報が記憶される。各種情報とは、例えば、ケイデンスセンサ制御部５５１の制御プログラム、ケイデンスセンサ制御部５５１が制御する際に必要とされる一時的な情報である。特に本実施形態では、磁気センサ５０５がＯＮとなる間隔であるケイデンスセンサタイマ５６１のタイマ値を記憶している。なお、ケイデンスセンサ記憶部５５３は、ケイデンスセンサＲＡＭ５５５及びケイデンスセンサＲＯＭ５５７から構成されている。ケイデンスセンサＲＡＭ５５５にはタイマ値等が記憶され、ケイデンスセンサＲＯＭ５５７には制御プログラム等が記憶される。
　ケイデンスセンサタイマ５６１は、タイマカウンタであり所定周期を有するクロックを常時カウントしている。ケイデンスセンサタイマ５６１は、ケイデンスセンサ制御部５５１の値出力命令を受けると、タイマ値情報をケイデンスセンサ制御部５５１に出力する。また、ケイデンスセンサタイマ５６１は、ケイデンスセンサ制御部５５１のリセット命令を受けると、タイマカウンタの値を初期値にリセットする。さらに、ケイデンスセンサタイマ５６１は、ケイデンスセンサ無線送信部５０７に、送信のタイミングを命令する役割をも有している。具体的には、例えば１秒ごとに、ケイデンスセンサ無線送信部５０７に送信タイミングを指令している。
　次に、測定モジュール３０１のブロック構成を説明する。測定モジュール３０１は、図３に示したように、測定モジュール無線送信部３０９、測定モジュールタイマ３６１、測定モジュール制御部３５１、測定モジュール記憶部３５３、測定モジュールＡ／Ｄ３６３、測定モジュールひずみ検出回路３６５及びひずみゲージ３６９を有している。
　測定モジュール無線送信部３０９は、測定モジュール制御部３５１がひずみ情報から算出した推進力、損失力及びペダル１０３に加えられている荷重中心位置等を、サイクルコンピュータ無線受信部２０９に送信している。この測定モジュール無線送信部３０９による送信は、測定モジュールタイマ３６１によって命令されることによって例えば１秒ごとに行われている。または、測定モジュールタイマ３６１の値に基づいて測定モジュール制御部３５１が命令を出力することによって送信しても良い。
　測定モジュールタイマ３６１は、タイマカウンタであり所定周期を有するクロックを常時カウントしている。さらに、測定モジュールタイマ３６１は、測定モジュール無線送信部３０９に、送信のタイミングを命令する役割をも有している。具体的には、例えば、１秒ごとに、測定モジュール無線送信部３０９に送信タイミングを指令している。
　測定モジュール制御部３５１は、測定モジュール３０１を包括的に制御している。測定モジュール制御部３５１は、ひずみ情報から推進力、損失力及びペダル１０３に加えられている荷重中心位置等を算出する。算出方法は後述する。
　測定モジュール記憶部３５３には、各種情報が記憶される。各種情報とは、例えば、測定モジュール制御部３５１の制御プログラム、及び、測定モジュール制御部３５１が制御を行う際に必要とされる一時的な情報である。特に本実施例では、ひずみ情報を記憶している。なお、測定モジュール記憶部３５３は、測定モジュールＲＡＭ３５５及び測定モジュールＲＯＭ３５７から構成されている。測定モジュールＲＡＭ３５５にはひずみ情報等が記憶される。測定モジュールＲＯＭ３５７には制御プログラム、及び、ひずみ情報から推進力、損失力及びペダル１０３に加えられている荷重中心位置を算出するための各種のパラメータ、定数、等が記憶される。
　ひずみゲージ３６９は、クランク１０５に接着されて、一体化される。ひずみゲージ３６９は、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆから構成されている。そして、ひずみゲージ３６９のそれぞれの端子は、測定モジュールひずみ検出回路３６５に接続されている。なお、ひずみゲージ３６９は、左右のクランク１０５に設けるに限らず、片側のクランク１０５だけに設けてもよい。
　図４に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置を示す。ひずみゲージ３６９は、クランク１０５の内面１１９に接着されている。クランク１０５の内面とは、クランク軸１０７が突設されている（接続されている）面であり、クランク１０５の回転運動により定義される円を含む平面と平行な面（側面）である。また、図４には図示しないが、クランク１０５の外面１２０は、内面１１９と対向しペダルクランク軸１１５が突設されている（接続されている）面である。つまり、ペダル１０３が回転自在に設けられている面である。クランク１０５の上面１１７は、内面１１９および外面１２０と同じ方向に長手方向が延在し、かつ内面１１９および外面１２０と直交する面の一方である。クランク１０５の下面１１８は、上面１１７と対向する面である。これら、内面１１９、外面１２０、上面１１７、下面１１８は、クランク１０５の側面を構成する。
　第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂは、互いに直交かつ重ねられて（重層して）配置されている。また、第１ひずみゲージ３６９ａの検出方向と第２ひずみゲージ３６９ｂの検出方向との間の中間方向が、クランク１０５の長手方向になるように配置されている。つまり、第１ひずみゲージ３６９ａの検出方向とクランク１０５の長手方向とは４５度の角度を有する。第２ひずみゲージ３６９ｂの検出方向とクランク１０５の長手方向とは４５度の角度を有する。また、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂが重ねられた交点部分が内面１１９の中心軸Ｃ１上となるように配置されている。つまり、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂは、中心軸Ｃ１を中心として対称となるように配置されている。
　第３ひずみゲージ３６９ｃは、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して平行かつ、中心軸Ｃ１上に設けられている。第４ひずみゲージ３６９ｄは、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して垂直かつ、中心軸Ｃ１上に設けられている。
　第５ひずみゲージ３６９ｅと第６ひずみゲージ３６９ｆは、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して平行かつ、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して対称になるように設けられている。
　即ち、クランク１０５の長手方向に延在する軸である中心軸Ｃ１と平行な方向（図４の縦方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と平行な方向が、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆの検出方向となり、中心軸Ｃ１と垂直な方向（図４の横方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と垂直な方向が、第４ひずみゲージ３６９ｄの検出方向となる。したがって、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆと第４ひずみゲージ３６９ｄは検出方向が互いに直交している。即ち、ひずみゲージ３６９は、クランク１０５に生じるひずみを検出するひずみ検出手段として機能する。
　なお、第１ひずみゲージ３６９ａ乃至第６ひずみゲージ３６９ｆの配置は図４に限らない。つまり、第３ひずみゲージ３６９ｃ乃至第６ひずみゲージ３６９ｆは、中心軸Ｃ１と平行又は垂直の関係が維持されていればよく、第１ひずみゲージ３６９ａ及び第２ひずみゲージ３６９ｂは、中心軸Ｃ１を挟んで互いに向き合うように傾斜していれば４５度の角度でなくてもよいし重ねられていなくてもよい。更には、クランク１０５の内面１１９に配置してなくてもよく、少なくとも推進力と後述するねじれトルクとが算出できるような配置であればよい。
　また、図４では、クランク１０５を単純な直方体として説明しているが、デザイン等により、角が丸められていたり、一部の面が曲面で構成されていてもよい。そのような場合でも、上述した配置を極力維持するようにひずみゲージ３６９を配置することで、後述する各変形を検出することができる。但し、上記した中心軸Ｃ１との関係と、第１ひずみゲージ３６９ａ及び第２ひずみゲージ３６９ｂが互いに直交する関係にあることがずれるにしたがって検出精度が低下する。
　測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆが接続されて、ひずみゲージ３６９のひずみ量が電圧値として出力される。測定モジュールひずみ検出回路３６５の出力は、測定モジュールＡ／Ｄ３６３によって、アナログ情報からデジタル情報であるひずみ情報に変換される。そして、ひずみ情報信号は測定モジュール記憶部３５３に出力される。測定モジュール記憶部３５３に入力されたひずみ情報信号は、測定モジュールＲＡＭ３５５にひずみ情報として記憶される。
　測定モジュールひずみ検出回路３６５を図５に示す。測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第１検出回路３７３ａと第２検出回路３７３ｂと第３検出回路３７３ｃとで構成されている。第１検出回路３７３ａは、電源ＶｃｃとグランドＧＮＤとの間に、第５ひずみゲージ３６９ｅと第６ひずみゲージ３６９ｆとが直列に接続されている。即ち、電源Ｖｃｃ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆ、グランドＧＮＤの順に接続されている。そして、第５ひずみゲージ３６９ｅと第６ひずみゲージ３６９ｆとの接続点が第１検出回路３７３ａの出力（以下、ｔ出力という）となる。
　第２検出回路３７３ｂは、電源ＶｃｃとグランドＧＮＤとの間に、第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄとが直列に接続されている。即ち、電源Ｖｃｃ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄ、グランドＧＮＤの順に接続されている。そして、第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄとの接続点が第２検出回路３７３ｂの出力（以下、ｒ出力という）となる。
　第３検出回路３７３ｃは、電源ＶｃｃとグランドＧＮＤとの間に、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂとが直列に接続されている。即ち、電源Ｖｃｃ、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、グランドＧＮＤの順に接続されている。そして、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂとの接続点が第３検出回路３７３ｃの出力（以下、ｋ出力という）となる。
　ここで、第１ひずみゲージ３６９ａ～第６ひずみゲージ３６９ｆは同じ抵抗値を有しているとする。
　ひずみゲージ３６９の抵抗値は、公知のように圧縮されている場合には抵抗値が下がり、伸長されている場合には抵抗値が上がる。この抵抗値の変化は、変化量がわずかな場合には比例している。また、ひずみゲージ３６９の検出方向は、配線が伸びている方向であり、上述したように第３ひずみゲージ３６９ｃ、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆが、中心軸Ｃ１と平行な方向、第４ひずみゲージ３６９ｄが、中心軸Ｃ１と垂直な方向となる。第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂが、４５度の方向となる。この検出方向以外において圧縮又は伸長が生じた場合には、ひずみゲージ３６９に抵抗値の変化は生じない。
　このような特性を持つひずみゲージ３６９を使用した第１検出回路３７３ａは、第５ひずみゲージ３６９ｅと第６ひずみゲージ３６９ｆの検出方向で圧縮または伸長されていない場合は、ｔ出力は、電源Ｖｃｃの電圧を第５ひずみゲージ３６９ｅと抵抗値と第６ひずみゲージ３６９ｆとで分圧した値である電源Ｖｃｃの電圧の１／２の電圧値（１／２Ｖｃｃ）となる。
　第５ひずみゲージ３６９ｅが圧縮され、第６ひずみゲージ３６９ｆが伸張された場合は、第５ひずみゲージ３６９ｅの抵抗値が減少して第６ひずみゲージ３６９ｆの抵抗値が増加するために、ｔ出力は上がる（電圧値が１／２Ｖｃｃよりも大きくなる）。第５ひずみゲージ３６９ｅが伸張され、第６ひずみゲージ３６９ｆが圧縮された場合は、第５ひずみゲージ３６９ｅの抵抗値が増加して第６ひずみゲージ３６９ｆの抵抗値が減少するために、ｔ出力は下がる（電圧値が１／２Ｖｃｃよりも小さくなる）。
　第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆともに圧縮された場合は、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆともに抵抗値が減少するために、ｔ出力は変化しない（電圧値が１／２Ｖｃｃのままとなる）。第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆともに伸張された場合は、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆともに抵抗値が増加するために、ｔ出力は変化しない。
　第２検出回路３７３ｂも第１検出回路３７３ａと同様の動作となる。つまり、第３ひずみゲージ３６９ｃが圧縮され、第４ひずみゲージ３６９ｄが伸張された場合は、ｒ出力は上がり、第３ひずみゲージ３６９ｃが伸張され、第４ひずみゲージ３６９ｄが圧縮された場合は、ｒ出力は下がる。第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄともに圧縮された場合と、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄともに伸張された場合は、ｒ出力は変化しない。
　第３検出回路３７３ｃも第１検出回路３７３ａと同様の動作となる。つまり、第１ひずみゲージ３６９ａが圧縮され、第２ひずみゲージ３６９ｂが伸張された場合は、ｋ出力は上がり、第１ひずみゲージ３６９ａが伸張され、第２ひずみゲージ３６９ｂが圧縮された場合は、ｋ出力は下がる。第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに圧縮された場合と、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張された場合は、ｋ出力は変化しない。
　第１検出回路３７３ａのｔ出力と、第２検出回路３７３ｂのｒ出力と、第３検出回路３７３ｃのｋ出力と、は複数のひずみゲージ部が出力する電圧値となる。
　図６は、ユーザにより力（踏力）が加えられた際の右側クランク１０５Ｒの変形状態を示している。（ａ）は右クランク１０５Ｒの内面１１９から見た平面図、（ｂ）は右側クランク１０５Ｒの上面１１７から見た平面図、（ｃ）は右側クランク１０５Ｒのクランク軸１０７側の端部から見た平面図である。なお、以降の説明では右側クランク１０５Ｒで説明するが、左側クランク１０５Ｌでも同様である。
　ユーザの足からペダル１０３を介して踏力が加えられると、その踏力はクランク１０５の回転力となる、クランク１０５の回転運動により定義される円の接線方向に働く力である接線力Ｔ（推進力）と、クランク１０５の回転運動により定義される円の法線方向に働く力である法線力Ｒ（損失力）とに分けられる。このとき、右側クランク１０５Ｒには、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚの各変形状態が生じる。
　曲げ変形ｘは、図６（ａ）に示したように、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いは下面１１８から上面１１７に向かって曲がるように変形することであり、接線力Ｔによって生じる変形である。即ち、クランク１０５の回転方向に発生する変形によるひずみ（クランク１０５の回転方向に生じているひずみ）を検出することとなり、曲げ変形ｘの検出によってクランク１０５に生じている回転方向ひずみが検出できる。
　曲げ変形ｙは、図６（ｂ）に示したように、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いは内面１１９から外面１２０に向かって曲がるように変形することであり、法線力Ｒによって生じる変形である。即ち、クランク１０５の外面１２０から内面１１９、または内面１１９から外面１２０に向かって発生する変形によるひずみ（右側クランク１０５Ｒの回転運動により定義される円と同一平面と垂直な方向に生じているひずみ）を検出することとなり、曲げ変形ｙの検出によってクランク１０５に生じている内外方向ひずみが検出できる。
　引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形することであり、法線力Ｒによって生じる変形である。即ち、クランク１０５が長手方向に引っ張られるまたは押される方向に発生する変形によるひずみ（長手方向と平行な方向に生じているひずみ）を検出することとなり、引張変形ｚの検出によってクランク１０５に生じている引張方向ひずみが検出できる。
　ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形することであり、接線力Ｔによって生じる変形である。即ち、クランク１０５がねじれる方向に発生する変形によるひずみを検出することとなり、ねじれ変形ｒｚの検出によってクランク１０５に生じているねじり方向ひずみが検出できる。なお、図６は、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚの変形方向を矢印で示したが、上述したように、この矢印と逆方向に各変形が発生する場合もある。
　したがって、接線力Ｔを測定するためには、曲げ変形ｘまたはねじれ変形ｒｚのいずれか、法線力Ｒを測定するためには、曲げ変形ｙまたは引張変形ｚのいずれかを定量的に検出すればよい。
　ここで、図４のように配置され、図５のように第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄが接続された測定モジュールひずみ検出回路３６５によって、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚを検出（測定）する方法を説明する。
　曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。この場合、第１検出回路３７３ａは、第５ひずみゲージ３６９ｅは圧縮されて抵抗値が減少し、第６ひずみゲージ３６９ｆは伸長されて抵抗値が増加してｔ出力が上がる、又は第５ひずみゲージ３６９ｅは伸長されて抵抗値が増加し、第６ひずみゲージ３６９ｆは圧縮されて抵抗値が減少してｔ出力は下がる、のいずれかとなる（変形の方向により定まる）。第２検出回路３７３ｂは、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄとも曲がるだけであり圧縮も伸長もさせず抵抗値は変化しないためｒ出力は変化しない。第３検出回路３７３ｃは、図７に示したように、第１ひずみゲージ３６９ａの一端は伸張されるが、他端は圧縮される。その結果、第１ひずみゲージ３６９ａ内部で伸長及び圧縮の両方が生じ第１ひずみゲージ３６９ａの抵抗値は変化しない。第２ひずみゲージ３６９ｂも同様である。そのため、ｋ出力は変化しない。
　曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。この場合、第１検出回路３７３ａは、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆの両方とも伸長して両方とも抵抗値が増加するか、両方とも圧縮して両方とも抵抗値が減少するかのいずれかであるので、ｔ出力は変化しない。第２検出回路３７３ｂは、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸長されて抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮されて抵抗値が減少してｒ出力が下がる、又は第３ひずみゲージ３６９ｃは圧縮されて抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄは伸長されて抵抗値が増加してｒ出力は上がる、のいずれかとなる。第３検出回路３７３ｃは、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂの両方とも伸長して両方とも抵抗値が増加するか、両方とも圧縮して両方とも抵抗値が減少するかのいずれかであるので、ｋ出力は変化しない。
　引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。この場合、第１検出回路３７３ａは、第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆの両方とも伸長して両方とも抵抗値が増加するか、両方とも圧縮して両方とも抵抗値が減少するかのいずれかであるので、ｔ出力は変化しない。第２検出回路３７３ｂは、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸長されて抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮されて抵抗値が減少してｒ出力が下がる、又は第３ひずみゲージ３６９ｃは圧縮されて抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄは伸長されて抵抗値が増加してｒ出力は上がる、のいずれかとなる。第３検出回路３７３ｃは、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂの両方とも伸長して両方とも抵抗値が増加するか、両方とも圧縮して両方とも抵抗値が減少するかのいずれかであるので、ｋ出力は変化しない。
　ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。この場合、第１検出回路３７３ａは、第５ひずみゲージ３６９ｅは伸長されて抵抗値が増加するが、第６ひずみゲージ３６９ｆは圧縮も伸長もしないため抵抗値は変化しないので、ｔ出力は下がる。第２検出回路３７３ｂは、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸長されて抵抗値が増加するが、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮も伸長もしないため抵抗値は変化しないので、ｒ出力は下がる。第３検出回路３７３ｃは、第１ひずみゲージ３６９ａは圧縮されて抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂは伸長されて抵抗値が増加してｋ出力が上がる、又は第１ひずみゲージ３６９ａは伸長されて抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂは圧縮されて抵抗値が減少してｋ出力は下がる、のいずれかとなる。
　以上のように、第１検出回路３７３ａのｔ出力の変化を検出することで曲げ変形ｘを検出することができ、第２検出回路３７３ｂのｒ出力の変化を検出することで曲げ変形ｙ及び引張変形ｚを検出することができる。更に、第３検出回路３７３ｃのｋ出力の変化を検出することでねじれ変形ｒｚを検出することができる。即ち、第１検出回路３７３ａを構成する第５ひずみゲージ３６９ｅ及び第６ひずみゲージ３６９ｆが第１ひずみゲージ部、第３検出回路３７３ｃを構成する第１ひずみゲージ３６９ａ及び第２ひずみゲージ３６９ｂが第２ひずみゲージ部となる。そして、第１検出回路３７３ａのｔ出力及び第３検出回路３７３ｃのｋ出力がひずみ検出手段が出力値を表す。
　次に、第１検出回路３７３ａのｔ出力、第２検出回路３７３ｂのｒ出力、第３検出回路３７３ｃのｋ出力から、測定モジュール制御部３５１で接線力Ｔ、法線力Ｒ及びねじれトルクＫを算出する方法を説明する。ねじれトルクとは、クランク１０５にねじれ変形ｒｚが発生した際のトルク、即ち、クランク１０５にねじれを生じさせる方向に働くトルクである。まず、以下の（１）式のように行列Ａを仮定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　（１）式のｔはｔ出力、ｒはｒ出力、ｋはｋ出力の実測値（電圧値）をそれぞれ示す。また、Ｔは接線力Ｔ，Ｒは法線力Ｒ、ＫはねじれトルクＫを示す。
　次に、図８に示したように、クランク１０５を水平前向きとし、クランク１０５の中心軸Ｃ１から距離Ｌ１だけ離れたペダル１０３上の位置に、既知の荷重Ｗを加えた状態（第１状態）におけるｔ出力、ｒ出力、ｋ出力をそれぞれｔｐ、ｒｐ、ｋｐとすると、（１）式は、（２）式のように表される。ここで、図８（ａ）はクランク１０５の上面１１７から見た図、図８（ｂ）はクランクの外面１２０から見た図である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　Ｐは、クランク１０５に加わる第１基準ねじれトルクであり、Ｐ＝Ｗ・Ｌ１（Ｎ・ｍ）で表される。
　次に、図９に示したように、クランク１０５を水平前向きとし、クランク１０５の中心軸Ｃ１から距離Ｌ１とは異なる距離Ｌ２だけ離れたペダル１０３上の位置に、既知の荷重Ｗを加えた状態（第２状態）におけるｔ出力、ｒ出力、ｋ出力をそれぞれｔｑ、ｒｑ、ｋｑとすると、（１）式は、（３）式のように表される。ここで、図９（ａ）はクランク１０５の上面１１７から見た図、図９（ｂ）はクランクの外面１２０から見た図である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　Ｑは、クランク１０５に加わる第２基準ねじれトルクであり、Ｑ＝Ｗ・Ｌ２（Ｎ・ｍ）で表される。
　次に、図１０に示したように、クランク１０５を垂直下向きとし、クランク１０５の中心軸Ｃ１の延長上の位置（又は、クランク１０５の中心軸に極力近い位置）に既知の荷重Ｗを加えた状態（第３状態）のｔ出力、ｒ出力、ｋ出力をそれぞれｔ０、ｒ０、ｋ０とすると、（１）式は、（４）式のように表される。図１０（ａ）はクランク１０５の上面１１７から見た図、図１０（ｂ）はクランクの外面１２０から見た図である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　次に、（２）～（４）式より行列Ａの成分ａ～ｉを算出する。（２）、（３）式より成分ｃ、ａ、ｆ、ｄ、ｉ、ｇは次の（５）～（１０）式のようになる。また、（４）式より、成分ｂ、ｅ、ｈは次に（１１）～（１３）式のようになる。ここで、（６）、（８）、（１０）式は成分が残っているが、これは算出された当該成分を代入すればよい。例えば（６）式の成分ｃは（５）式の算出結果を代入する。或いは算出結果でなく式を代入してもよい。このようにして、図８～図１０の状態のときのｔ出力、ｒ出力、ｋ出力の値と、既知の荷重Ｗ及び既知の距離Ｌ１、Ｌ２により行列Ａの成分ａ～ｉが算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　そして、算出された行列Ａの逆行列Ａ-1を算出し、以下の（１４）式により、接線力Ｔ、法線力Ｒ、ねじれトルクＫを算出する。従って、予め逆行列Ａ-1を算出しておくことにより、ｔ出力、ｒ出力、ｋ出力の値から接線力Ｔ、法線力Ｒ、ねじれトルクＫをリアルタイムで算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　（１４）式は逆行列Ａ-1の成分を係数とする多項式で表すことができるため、接線力Ｔ及びねじれトルクＫは、第１検出回路３７３ａ～第３検出回路３７３ｃが出力するｔ出力、ｒ出力、ｋ出力を所定の多項式に代入することにより算出される。
　そして、算出された接線力ＴとねじれトルクＫとからクランク１０５の中心軸から運転者がペダル１０３に加えている荷重の中心まで距離Ｌを算出する。ここで、荷重の中心とは、ペダル１０３の各部に働く荷重をただ一つの力で代表させるとき、それが作用する点を意味する。クランク１０５の中心軸から運転者がペダル１０３に加えている荷重の中心まで距離Ｌは、Ｌ（ｍ）＝Ｋ／Ｔにより算出できる。本実施例では、この算出された距離Ｌを、ペダル１０３に加えられている荷重中心位置としている。
　次に、サイクルコンピュータ２０１のブロック構成を説明する。サイクルコンピュータ２０１は、図３に示したように、サイクルコンピュータ表示部２０３、サイクルコンピュータ操作部２０５、サイクルコンピュータケイデンス無線受信部２０７、サイクルコンピュータ無線受信部２０９、サイクルコンピュータタイマ２６１、サイクルコンピュータ記憶部２５３及びサイクルコンピュータ制御部２５１を有している。
　サイクルコンピュータ表示部２０３は、ユーザの指示等に基づいて、各種の情報を表示する。本実施例においては、推進力（接線力Ｔ）及び損失力（法線力Ｒ）を視覚化して表示する。なお、視覚化の方法はどのような方法であっても良い。サイクルコンピュータ表示部２０３における、視覚化の方法は、例えば、ベクトル表示、グラフ表示、色分け表示、記号の表示、３次元表示等がありえ、どのような方法であってもよい。また、それらの組み合わせ等であってよい。
　また、サイクルコンピュータ表示部２０３は、測定モジュール制御部３５１が算出したペダル１０３に加えられている荷重中心位置を視覚化して表示する。図１１に表示例を示す。
　図１１は、画面に左右のペダル１０３について検出した荷重中心位置を並べて表示するものである。図１１において、右側ペダル１０３Ｒで検出された荷重中心位置は実測値ＬＭＲ、左側ペダル１０３Ｌで検出された荷重中心位置は実測値ＬＭＬとして表示する。また、予め基準として設定された荷重中心位置を基準値ＬＲＲ（右側）、基準値ＬＲＬ（左側）として実測値ＬＭＲ、ＬＭＬに重畳して表示している。この基準値ＬＲＲ、ＬＲＬは、例えば推奨されるペダル踏み位置（荷重をかけるべき位置）として示される。即ち、実測値ＬＭＲ、ＬＭＬと基準値ＬＲＲ、ＬＲＬとを比較可能な態様で表示（出力）している。なお、図１１では、基準値ＬＲＲ、ＬＲＬはペダル１０３の略中央としているが、それに限らない。例えば、自転車１やクランク１０５の形状等或いは運転者の体格等に基づいて変更してもよい。
　図１１では、実測値ＬＭＲ、ＬＭＬを楕円の塗りつぶし、基準値ＬＲＲ、ＬＲＬを楕円（破線）で表示することで、重畳して表示した際に視認し易くしている。なお、実測値ＬＭＲ、ＬＭＬ、基準値ＬＲＲ、ＬＲＬは、図１１の形状に限らず、点、円、直線や足型等であってもよい。また、実測値ＬＭＲ、ＬＭＬと基準値ＬＲＲ、ＬＲＬとは、塗りつぶしと破線に限らず、互いが識別できる表示態様であればよい。
　なお、図１１に示した例では、実測値や基準値を画像で示したが、それに限らず、数値等他の形式で示してもよい。また、任意の期間の実測値を記憶しておき、位置の移動の遷移が分かるように表示してもよい。
　サイクルコンピュータ操作部２０５は、ユーザの指示（入力）を受ける。例えば、サイクルコンピュータ操作部２０５は、ユーザから、サイクルコンピュータ表示部２０３に表示内容の指示を受ける。
　サイクルコンピュータケイデンス無線受信部２０７は、ケイデンスセンサ５０１から送信されるケイデンス情報を受信する。
　サイクルコンピュータ無線受信部２０９は、測定モジュール３０１から送信される推進力、損失及びペダル１０３に加えられている荷重中位置等を受信する。
　サイクルコンピュータタイマ２６１は、タイマカウンタでありタイマをカウントしている。サイクルコンピュータタイマ２６１によって生成されるこのタイマ値情報はサイクルコンピュータ制御部２５１等が様々に利用している。
　サイクルコンピュータ記憶部２５３には、各種情報が記憶される。各種情報とは、例えば、サイクルコンピュータ制御部２５１の制御プログラム、及び、サイクルコンピュータ制御部２５１が制御を行う際に必要とされる一時的な情報である。なお、サイクルコンピュータ記憶部２５３は、サイクルコンピュータＲＡＭ２５５及びサイクルコンピュータＲＯＭ２５７から構成されている。サイクルコンピュータＲＯＭ２５７には制御プログラム、推進力や損失力或いは荷重中心位置をサイクルコンピュータ表示部２０３に視覚的に表示するデータに変換するための各種のパラメータ、定数、等が記憶されている。
　サイクルコンピュータ制御部２５１は、サイクルコンピュータ２０１を包括的に制御している。さらに、ケイデンスセンサ５０１及び測定モジュール３０１をも包括的に制御していても良い。サイクルコンピュータ制御部２５１は、推進力や損失力或いは荷重中心位置をサイクルコンピュータ表示部２０３に視覚的に表示するデータに変換する。
　次に、ケイデンスセンサ５０１の処理と、測定モジュール３０１およびサイクルコンピュータ２０１の処理を、図１２及び図１３を参照して説明する。
　まず、ケイデンスセンサ５０１の処理を説明する。ステップＳＴ５１において、ケイデンスセンサ５０１のケイデンスセンサ制御部５５１は、磁気センサ５０５のＯＮへの変化を検出する。そして、ケイデンスセンサ制御部５５１は、磁気センサ５０５の変化を検出すると処理の割り込みを行い、ステップＳＴ５３以下の処理を開始する。割り込みとは、それまでの処理を中断して、指定された処理を実行することをいう。
　次に、ステップＳＴ５３において、ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンス値を算出する。ケイデンスセンサ制御部５５１は、タイマ値情報のカウント数（Ｃ）と１度のカウント間隔（Ｔ）をかけあわせることによって、磁気センサ５０５がＯＮとなる時間（周期）［秒］を算出する。そして、ケイデンスセンサ制御部５５１は、６０をこの時間（周期）で割ることによって、ケイデンス［ｒｐｍ］を算出する。さらに、ケイデンスセンサ制御部５５１は、このケイデンス情報をケイデンスセンサ記憶部５５３のケイデンスセンサＲＡＭ５５５に記憶させる。
　次に、ステップＳＴ５５において、ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンスセンサタイマ５６１にカウンタ値のリセット命令を出力する。これで、ケイデンスセンサ制御部５５１の制御のメインフローは終了する。そして、次に磁気センサ５０５がＯＮになると割り込みを再び行い、ステップＳＴ５１から処理を再開する。
　一方、ステップＳＴ５７においては、ケイデンスセンサ制御部５５１は、ケイデンスセンサ記憶部５５３に記憶されているケイデンス情報を、ケイデンスセンサ無線送信部５０７を用いて、サイクルコンピュータ２０１に送信する。なお、ケイデンスセンサ制御部５５１を介さずに、ケイデンスセンサ無線送信部５０７のみによって送信を行っても良い。
　次に、ステップＳＴ５９において、ケイデンスセンサ制御部５５１は、１秒間ウェイトしている。なお、ウェイトの時間は可変である。
　次に、測定モジュール３０１等の処理を説明する。ステップＳＴ１１において、測定モジュールＡ／Ｄ３６３は、測定モジュールひずみ検出回路３６５からの出力（ｔ出力、ｒ出力、ｋ出力）を、アナログ値からデジタル値にＡ／Ｄ変換する。
　次に、ステップＳＴ１３において、測定モジュールＡ／Ｄ３６３が検出（変換）したひずみ情報を測定モジュール記憶部３５３の測定モジュールＲＡＭ３５５に記憶する。
　次に、ステップＳＴ１５において、処理は、１／Ｎ秒間ウェイトする。ここで、Ｎの値は、一秒間に測定するデータポイントの数である。つまり、Ｎの値が大きいほど、ひずみ情報の数が多く、秒単位の分解能が高いことを意味する。Ｎ値は大きいほどよいが、Ｎ値をあまり大きくすると測定モジュールＲＡＭ３５５が大きな容量のものでなければならず、コストの増加になる。したがって、Ｎ値をどの程度とするかは、コスト、必要とされる時間分解能及び測定モジュールＡ／Ｄ３６３がＡ／Ｄ変換するのに必要とされる時間等によって決定され得る。ステップＳＴ１５の処理が終了すると、ステップＳＴ１１の処理に再び戻る。つまり、１秒間にＮ回のステップＳＴ１１～ステップＳＴ１５の処理を繰り返し行う。
　また、測定モジュール制御部３５１は、図９（ｂ）の処理を行う。ステップＳＴ３１において、測定モジュール制御部３５１は、ひずみ情報のデータ退避を行う。その理由を説明する。まず、測定モジュール記憶部３５３の測定モジュールＲＡＭ３５５の容量には限りがある。ここで、測定モジュールＲＡＭ３５５の容量を大きくすればひずみ情報のデータ退避は必要なくなるが、あまり余裕を持たせて設計するとコストの増加をもたらし適切ではない。また、ひずみ情報は連続的に次々書き込まれるため、データ退避を行わないと、後述するステップＳＴ３３での処理によって接線力Ｔ、法線力Ｒ、距離Ｌを計算する前に、新たな情報が上書きされてしまうおそれがあるからである。
　次に、ステップＳＴ３３において、測定モジュール制御部３５１は接線力Ｔ、法線力Ｒ、距離Ｌを算出する。具体的には、測定モジュール制御部３５１は、上述した（１４）式及びＬ＝Ｋ／Ｔとの式により接線力Ｔ、法線力Ｒ、距離Ｌを算出する。即ち、本ステップが算出工程として機能する。さらに、測定モジュール制御部３５１は、この接線力Ｔ、法線力Ｒ、距離ＬをＮ個算出しその平均を算出してもよい。つまり、測定モジュール制御部３５１は、１秒間の接線力Ｔ、法線力Ｒの平均（平均接線（推進）力及び平均法線（損失）力）を算出してもよい。なお、第１状態～第３状態の測定や成分の算出等は、上述したように、本フローチャート実行前に予め行う。
　次に、ステップＳＴ３５において、測定モジュール制御部３５１は、測定モジュール無線送信部３０９を介して、算出された接線力Ｔ及び法線力Ｒ又は平均接線力及び平均法線力と、距離Ｌと、を送信する。送信された接線力Ｔ及び法線力Ｒ等と距離Ｌとは、サイクルコンピュータ２０１のサイクルコンピュータ無線受信部２０９によって受信される。即ち、ひずみゲージ３６９の出力値に基づいて算出された接線力Ｔと、ねじれトルクＫと、に基づいてクランク１０５に連結されたペダル１０３に加えられた荷重の中心位置に関する情報を出力している。
　次に、ステップＳＴ３７において、１秒ウェイトする。なお、１秒は一例であり必要に応じて可変である。ステップＳＴ３７の処理が終了すると、ステップＳＴ３１の処理に再び戻る。つまり、１秒間に１回のステップＳＴ３１～ステップＳＴ３５の処理を繰り返し行う。
　また、サイクルコンピュータ２０１のサイクルコンピュータ制御部２５１は、図９（ｃ）の処理を行う。ステップＳＴ７１において、サイクルコンピュータ制御部２５１は、推進力（接線力Ｔ）、損失力（法線力Ｒ）、荷重中心位置（距離Ｌ）及びケイデンス情報を受信すると割り込みが行われる。つまり、サイクルコンピュータ無線受信部２０９が推進力、損失力、荷重中心位置及びケイデンス情報を受信したことをサイクルコンピュータ制御部２５１が検出した時には、サイクルコンピュータ制御部２５１は、それまでの処理を中断（割り込み）し、ステップＳＴ７３以下の処理を開始する。
　次に、ステップＳＴ７３において、サイクルコンピュータ制御部２５１は、サイクルコンピュータ表示部２０３に推進力、損失力、荷重中心位置及びケイデンス情報を表示させる。即ち、本ステップが出力工程として機能する。サイクルコンピュータ表示部２０３は、これらの情報を数値として表示、又は、その他の視覚化・聴覚化・触覚化した方法によってユーザに伝達する。なお、これらの情報は、同時に表示しなくてもよく、ユーザ等の切り換え操作により個別に表示するようにしてもよい。
　次に、ステップＳＴ７５において、サイクルコンピュータ制御部２５１は、サイクルコンピュータ表示部２０３に推進力、損失力、荷重中心位置及びケイデンス情報をサイクルコンピュータ記憶部２５３のサイクルコンピュータＲＡＭ２５５に記憶する。その後、サイクルコンピュータ制御部２５１は、再びステップＳＴ５１の割り込みが行われるまで他の処理を行う。
　上述した説明では、荷重中心位置（距離Ｌ）は、測定モジュール３０１で算出していたが、荷重中心位置（距離Ｌ）に代えてねじれトルクＫをサイクルコンピュータ２０１に送信するようにし、サイクルコンピュータ２０１で荷重中心位置（距離Ｌ）を算出するようにしてもよい。
　本実施例によれば、ひずみゲージ３６９が、自転車１のクランク１０５の内面１１９に設けられ、クランク１０５に生じるひずみを検出する。そして、サイクルコンピュータ表示部２０３が、第１ひずみゲージ３６９ａ～第６ひずみゲージ３６９ｆの出力値に基づいて算出された、接線力Ｔと、ねじれトルクＫと、に基づいて、クランク１０５に連結されたペダル１０３に加えられた荷重中心位置を示す画像を表示する。このようにすることにより、ペダル１０３に加えられた荷重中心位置を示す画像を算出して出力することができるため、この情報に基づいて効率のよいペダリング等を行うことが可能となる。
　また、ひずみゲージ３６９は、自転車１が左右一対に備えるクランク１０５の内面１１９にそれぞれ設けられ、サイクルコンピュータ表示部２０３は、左右それぞれのクランク１０５に連結されたペダル１０３に加える荷重の中心位置を示す画像を並べて表示している。このようにすることにより、ユーザ等は左右のペダリングバランス等を比較して確認することができ、ペダリングフォーム等の改善に役立てることができる。
　また、サイクルコンピュータ表示部２０３は、ひずみゲージ３６９が検出した実測値ＬＭＲ、ＬＭＬに予め基準値ＬＲＲ、ＬＲＬを重畳した画像を表示している。このようにすることにより、例えばユーザ等が、自身のペダリングにおける荷重中心と適切なペダリングにおける荷重中心とを比較することができ、ペダリングフォーム等の改善に役立てることができる。
　また、ひずみゲージ３６９は、クランク１０５に生じる曲げ変形ｘを検出する第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂと、クランク１０５に生じるねじれ変形ｒｚを検出する第５ひずみゲージ３６９ｅ、第６ひずみゲージ３６９ｆと、を含む複数のひずみゲージを有する。また、ひずみゲージ３６９は、第１ひずみゲージ３６９ａ及び第２ひずみゲージ３６９ｂと、第５ひずみゲージ３６９ｅ及び第６ひずみゲージ３６９ｆと、がひずみを検出する方向へのクランク１０５の変形量に応じた電圧値を出力している。このようにすることにより、複数のひずみゲージ３６９の出力電圧値によって、クランク１０５の接線力ＴとねじれトルクＫとを算出することができる。
　また、クランク１０５の接線力Ｔ及びねじれトルクＫは、第１ひずみゲージ３６９ａ及び第２ひずみゲージ３６９ｂにより構成される第３検出回路３７３ｃと、第５ひずみゲージ３６９ｅ及び第６ひずみゲージ３６９ｆにより構成される第１検出回路３７３ａと、が出力する電圧値（ｔ出力、ｋ出力）を所定の多項式に代入することにより算出される。このようにすることにより、例えば、ＣＰＵ等を用いた演算により算出することができる。
　また、所定の多項式の各項の係数は、クランク１０５の中心軸から第１距離Ｌ１だけ離れたペダル１０３上の位置に予め定めた荷重Ｗを加えた第１状態において、クランク１０５に加わる第１基準ねじれトルクＰと、クランク１０５の中心軸から第２距離Ｌ２だけ離れたペダル１０３上の位置に予め定めた荷重Ｗを加えた第２状態において、クランク１０５に加わる第２基準ねじれトルクＱと、第１状態および第２状態のそれぞれにおけるｔ出力及びｋ出力と、に基づいて予め設定されている。このようにすることにより、既知の数値で算出可能な第１基準ねじれトルクＰ、第２基準ねじれトルクＱ、出力電圧値（ｔｐ、ｋｐ、ｔｑ、ｋｑ）に基づいて予め係数を算出することができる。従って、第１検出回路３７３ａ、第３検出回路３７３ｃで実測された値を多項式に代入するだけでクランク１０５の接線力Ｔ及びクランク１０５のねじれトルクＫを算出することができる。また、クランクに合わせて係数を変更することができるため、クランクごとに精度よく算出することができる。
　本実施例の第２の実施例にかかる情報出力装置について、図１４を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
　第１の実施例では、ひずみゲージを６つ用いていたが、法線力Ｒ（損失力）を算出しない場合は、ひずみゲージの数を減らし、係数の算出や接線力Ｔ及ぶねじれトルクＫの算出にかかる演算量を減少させることができる。図１４に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置を示す。本実施例においては、図４に示した第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄとが削除されている点が第１の実施例と異なる。従って、本実施例の測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第２検出回路３７３ｂを有しない。
　第２検出回路３７３ｂのｒ出力は、第１の実施例で説明したように、曲げ変形ｙ及び引張変形ｚを検出する。これらは、法線力Ｒにより生じる変形であり、法線力Ｒを算出しない場合は検出しなくてもよい。そして、第１の実施例で示した（１）式は以下の（１５）式に、（２）式は以下の（１６）式に、（３）式は以下の（１７）式に、そして（１４）式は以下の（１８）式にそれぞれ変更となる。本実施例では、（１５）式～（１７）式から明らかなように、行列Ａの成分は、第１基準ねじれトルクＰと第２基準ねじれトルクＱと第１状態と第２状態のそれぞれにおけるｔ出力、ｋ出力とに基づいて算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　本実施例では、算出するのは接線力ＴとねじれトルクＫであるので、行列Ａは２行２列となり成分の数が減少する。算出された接線力ＴとねじれトルクＫからクランク１０５の中心軸から運転者がペダル１０３に加えている荷重の中心まで距離Ｌは、第１の実施例と同様にＬ（ｍ）＝Ｋ／Ｔにより算出する。
　本実施例によれば、接線力ＴとねじれトルクＫのみを算出しているのでひずみゲージの数を減らすことができる。また、接線力ＴとねじれトルクＫを算出する際の多項式の項が減少するため演算量を減少させることができる。
　なお、上述した２つの実施例では、サイクルコンピュータ表示部２０３を出力手段として説明したが、出力手段は、表示あるいは音声等で運転者に伝達する手段に限らない。例えば、図１５に示したように、サイクルコンピュータ２０１にサイクルコンピュータ外部通信部２７１を加えて、クランク１０５の中心軸から運転者がペダル１０３に加えている荷重の中心まで距離Ｌ等の情報をサイクルコンピュータ外部通信部２７１からインターネット等の公衆回線Ｎを介して接続されたサーバＳに出力するようにしてもよい。この場合、出力手段はサイクルコンピュータ外部通信部２７１となる。また、測定モジュール３０１から直接公衆回線Ｎを介して接続されたサーバＳに出力するようにしてもよい。
　また、上述した２つの実施例では、ひずみゲージ３６９がクランク１０５の中央近傍に設けられているように記載しているが、ペダル１０３寄りやクランク軸１０７寄りに設けてもよい。ペダル１０３寄りに設けるとクランク１０５のひずみ量が小さいためにひずみゲージ３６９の寿命を延ばすことができる。クランク軸１０７寄りに設けるとてこの原理によりひずみゲージ３６９の出力が大きくなりノイズの影響を小さくすることができる。
　また、上述した２つの実施例では、情報出力装置は、サイクルコンピュータ２０１と測定モジュール３０１とで構成されていたが、本発明における情報出力装置とは、サイクルコンピュータ２０１や測定モジュール３０１の一部であってもよいし、他の独立した装置であっても良い。さらに、物理的に別れた複数の装置の集合体であっても良い。場合によっては、ひずみゲージ３６９（測定モジュールひずみ検出回路３６５）以外は通信を介することとし全く別の場所にある装置であってもよい。
　本発明おける人力機械とは、自転車１、フィットネスバイク等のクランク１０５を備えた人力で駆動される機械をいう。つまり、クランク１０５を備えた人力で駆動（必ずしも場所的な移動をする必要はない）される機械であれば、人力機械はどの様なものであっても良い。
　また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の情報出力装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
　　１        自転車（人力機械）
　　１０３    ペダル
　　１０５    クランク
　　１１９    内面（側面）
　　２０３    サイクルコンピュータ表示部（出力手段）
　　２７１    サイクルコンピュータ外部通信部（出力手段）
　　３６９ａ  第１ひずみゲージ（ひずみ検出手段、第２ひずみゲージ部）
　　３６９ｂ  第２ひずみゲージ（ひずみ検出手段、第２ひずみゲージ部）
　　３６９ｃ  第３ひずみゲージ
　　３６９ｄ  第４ひずみゲージ
　　３６９ｅ  第５ひずみゲージ（ひずみ検出手段、第１ひずみゲージ部）
　　３６９ｆ  第６ひずみゲージ（ひずみ検出手段、第１ひずみゲージ部）
　　３７３ａ  第１検出回路
　　３７３ｂ  第２検出回路
　　３７３ｃ  第３検出回路
　　Ｃ１      中心軸
　　Ｋ        ねじれトルク（クランクにねじれを生じさせる方向に働くトルク）
　　Ｌ        ペダルに加えている荷重の中心まで距離（ペダルに加えられた荷重の中心位置に関する情報）
　　Ｐ        第１基準ねじれトルク
　　Ｑ        第２基準ねじれトルク
　　Ｔ        接線力（クランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力）
　　ＳＴ３３  接線力、荷重中心位置までの距離算出（算出工程）
　　ＳＴ７３  データの表示（出力工程）

Claims (9)

  1. 　人力機械のクランクの側面に設けられ、前記クランクに生じるひずみを検出するひずみ検出手段と、
    　前記ひずみ検出手段の出力値に基づいて算出された、前記クランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力と、前記クランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクと、に基づいて、前記クランクに連結されたペダルに加えられた荷重の中心位置に関する情報を出力する出力手段と、
    を備えることを特徴とする情報出力装置。
  2. 　前記ひずみ検出手段は、前記人力機械が左右一対に備える前記クランクの側面にそれぞれ設けられ、
    　前記出力手段は、左右それぞれの前記クランクに連結された前記ペダルに加える前記荷重の中心位置に関する情報を並べて表示されるように出力する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の情報出力装置。
  3. 　前記出力手段は、前記ひずみ検出手段が検出した前記ペダルに加えられた荷重の中心位置と予め基準として設定された荷重の中心位置とを比較可能な態様で出力することを特徴とする請求項１または２に記載の情報出力装置。
  4. 　前記ひずみ検出手段は、前記クランクに生じる前記接線方向へ変形するひずみを検出する第１ひずみゲージ部と、前記クランクに生じる当該クランクのねじれ方向へ変形するひずみを検出する第２ひずみゲージ部と、を含む複数のひずみゲージ部を有し、
    　前記複数のひずみゲージ部は、それぞれのひずみゲージ部がひずみを検出する方向への前記クランクの変形量に応じた電圧値を出力する、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の情報出力装置。
  5. 　前記クランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力及び前記クランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクは、前記複数のひずみゲージ部が出力する電圧値を所定の多項式に代入することにより算出されることを特徴とする請求項４に記載の情報出力装置。
  6. 　前記所定の多項式の各項の係数は、
    　前記クランクの中心軸から第１距離だけ離れた前記ペダル上の位置に予め定めた荷重を加えた第１状態において、前記クランクに加わる第１基準ねじれトルクと、
    　前記クランクの中心軸から前記第１距離とは異なる第２距離だけ離れた前記ペダル上の位置に前記予め定めた荷重を加えた第２状態において、前記クランクに加わる第２基準ねじれトルクと、
    　前記第１状態及び第２状態のそれぞれにおいて前記複数のひずみゲージ部が出力する電圧値と、
    に基づいて予め設定されていることを特徴とする請求項５に記載の情報出力装置。
  7. 　人力機械のクランクの側面に設けられ、前記クランクに生じるひずみを検出するひずみ検出手段を備える情報出力装置により実行される情報出力方法であって、
    　前記クランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力と、前記クランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクと、を前記ひずみ検出手段の出力値に基づいて算出する算出工程と、
    　前記算出工程で算出された前記クランクの回転運動により定義される円の接線方向に働く力と、前記クランクにねじれを生じさせる方向に働くトルクと、に基づいて、前記クランクに連結されたペダルに加えられた荷重の中心位置に関する情報を出力する出力工程と、
    を含むことを特徴とする情報出力方法。
  8. 　請求項７に記載の情報出力方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする情報出力プログラム。
  9. 　請求項８に記載の情報出力プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
PCT/JP2015/076399 2015-09-17 2015-09-17 情報出力装置 WO2017046907A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/759,757 US10435108B2 (en) 2015-09-17 2015-09-17 Information output device
PCT/JP2015/076399 WO2017046907A1 (ja) 2015-09-17 2015-09-17 情報出力装置
JP2017540405A JPWO2017046907A1 (ja) 2015-09-17 2015-09-17 情報出力装置
US16/557,679 US11235837B2 (en) 2015-09-17 2019-08-30 Information output device
US17/553,366 US11685465B2 (en) 2015-09-17 2021-12-16 Information output device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/076399 WO2017046907A1 (ja) 2015-09-17 2015-09-17 情報出力装置

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/759,757 A-371-Of-International US10435108B2 (en) 2015-09-17 2015-09-17 Information output device
US16/557,679 Continuation US11235837B2 (en) 2015-09-17 2019-08-30 Information output device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017046907A1 true WO2017046907A1 (ja) 2017-03-23

Family

ID=58288377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/076399 WO2017046907A1 (ja) 2015-09-17 2015-09-17 情報出力装置

Country Status (3)

Country Link
US (3) US10435108B2 (ja)
JP (1) JPWO2017046907A1 (ja)
WO (1) WO2017046907A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019233191A1 (zh) * 2018-06-07 2019-12-12 青岛迈金智能科技有限公司 一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法
JP2019214380A (ja) * 2019-09-25 2019-12-19 パイオニア株式会社 情報出力装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017046907A1 (ja) * 2015-09-17 2018-06-21 パイオニア株式会社 情報出力装置
JP6885843B2 (ja) * 2017-10-24 2021-06-16 株式会社シマノ ブレーキシステム
CN114104162B (zh) * 2020-08-27 2024-02-23 Tvs电机股份有限公司 用于车辆的显示系统
DE102022131718A1 (de) 2022-11-30 2024-06-06 Shimano Inc. Kurbelarm und kurbelanordnung für ein muskelkraftbetriebenes fahrzeug
JP2024100035A (ja) * 2023-01-13 2024-07-26 株式会社シマノ 報知装置、および、プログラム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014044176A (ja) * 2012-08-28 2014-03-13 Shimano Inc 踏力計測装置
JP2014134507A (ja) * 2013-01-11 2014-07-24 Pioneer Electronic Corp 測定装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4934692A (en) * 1986-04-29 1990-06-19 Robert M. Greening, Jr. Exercise apparatus providing resistance variable during operation
US5571056A (en) * 1995-03-31 1996-11-05 Gilbert; Raymond D. Derailleur cable collet
US5816599A (en) * 1995-06-14 1998-10-06 Koyo Electronics Industries Co., Ltd Bicycle torque detection apparatus and bicycle including the same
JPH1035567A (ja) 1996-07-19 1998-02-10 Bridgestone Cycle Co 自転車用メータ
US6047230A (en) * 1997-02-27 2000-04-04 Spencer; Marc D. Automatic bicycle transmission
US6543799B2 (en) * 2000-01-13 2003-04-08 Shimano Inc. Bicycle suspension
JP4367248B2 (ja) * 2004-06-10 2009-11-18 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
ITMI20070669A1 (it) 2007-04-02 2008-10-03 Campagnolo Srl Componente di bicicletta strumentato ed unita' di rilevamento per strumentare tale componente
WO2009006673A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-15 Mark Fisher Crank arm with strain amplifier
DE102007046587A1 (de) * 2007-09-27 2009-04-23 Medica-Medizintechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen eines Bio-Feedback bei einem Muskeltrainingsgerät
DE202009001463U1 (de) * 2009-02-06 2009-04-30 Momes Llp Vorrichtung zur Messung und Ermittlung der Kraft, der Momente und der Leistung an einer (Tret-)Kurbel
KR101168207B1 (ko) * 2010-04-07 2012-07-25 경북대학교 산학협력단 게임기능이 구비된 하지 재활 훈련시스템
GB201007466D0 (en) * 2010-05-05 2010-06-16 Degolier Eric Systems and methods of real-time calculation of total longitudinal force and areodynamic drag acting on a rider on a vehicle
FR2965351B1 (fr) * 2010-09-23 2013-06-21 Commissariat Energie Atomique Procede de mesure de puissance dans une bicyclette
US9010201B2 (en) * 2010-10-22 2015-04-21 Pioneer Corporation Measurement apparatus and method
GB201103918D0 (en) * 2011-03-08 2011-04-20 Hero Holdings Ltd Exercise apparatus
WO2012162667A2 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 The Regents Of The University Of California Exercise promotion, measurement, and monitoring system
WO2014109055A1 (ja) * 2013-01-11 2014-07-17 パイオニア株式会社 測定装置
US20160023081A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-28 Liviu Popa-Simil Method and accessories to enhance riding experience on vehicles with human propulsion
JPWO2017046907A1 (ja) * 2015-09-17 2018-06-21 パイオニア株式会社 情報出力装置
US10475303B2 (en) * 2017-03-16 2019-11-12 Shimano Inc. Bicycle electric device
US11029225B1 (en) * 2019-12-27 2021-06-08 Shimano Inc. Electronic device, crank assembly with electronic device and drive train including crank assembly with electronic device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014044176A (ja) * 2012-08-28 2014-03-13 Shimano Inc 踏力計測装置
JP2014134507A (ja) * 2013-01-11 2014-07-24 Pioneer Electronic Corp 測定装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019233191A1 (zh) * 2018-06-07 2019-12-12 青岛迈金智能科技有限公司 一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法
JP2019214380A (ja) * 2019-09-25 2019-12-19 パイオニア株式会社 情報出力装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20190382076A1 (en) 2019-12-19
US20180178879A1 (en) 2018-06-28
JPWO2017046907A1 (ja) 2018-06-21
US10435108B2 (en) 2019-10-08
US20220106010A1 (en) 2022-04-07
US11235837B2 (en) 2022-02-01
US11685465B2 (en) 2023-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017046907A1 (ja) 情報出力装置
JP5989804B2 (ja) 測定装置
JP5490914B2 (ja) 測定装置及び測定方法
JP6995166B2 (ja) 着座位置推定装置及び姿勢出力装置
JP5483299B2 (ja) 測定装置及び測定方法
JP2014134507A (ja) 測定装置
JP6434988B2 (ja) 操作姿勢出力装置
JP2014134505A (ja) 測定装置
JP2014134509A (ja) 測定装置
JP7360530B2 (ja) 情報出力装置
JP6215471B2 (ja) 回転角検出装置
JP2016088386A (ja) 運転姿勢出力装置
WO2015141008A1 (ja) 測定装置
JP2014134510A (ja) 測定装置
JP2014134506A (ja) 測定装置
JP2014134508A (ja) 測定装置
JP5483300B2 (ja) 測定装置及び測定方法
WO2016009536A1 (ja) 回転角検出装置
JP2016088387A (ja) 運転姿勢出力装置
JP2016190637A (ja) 測定装置
WO2016009539A1 (ja) 測定タイミング検出装置
JP2019018853A (ja) 運転姿勢出力装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15904096

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017540405

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15759757

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15904096

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1