特許 5978819 自転車用の力測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5978819

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月24日

(54)【発明の名称】自転車用の力測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/22 20060101AFI20160817BHJP

   B62J 99/00 20090101ALI20160817BHJP

   B62M 3/00 20060101ALI20160817BHJP

【ＦＩ】

   G01L5/22

   B62J99/00 J

   B62M3/00 D

【請求項の数】20

【外国語出願】

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-156352(P2012-156352)

(22)【出願日】2012年7月12日

(65)【公開番号】特開2013-36990(P2013-36990A)

(43)【公開日】2013年2月21日

【審査請求日】2015年7月6日

(31)【優先権主張番号】100212838

(32)【優先日】2011年7月13日

(33)【優先権主張国】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】511069286

【氏名又は名称】徐 洪軍

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】徐清晄

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４８９２４９４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４７５０７９６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５２０３９３９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４７３１５５７（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ５

Ｇ０１Ｌ３

Ｇ０１Ｌ１

Ｂ６２Ｍ３

Ｂ６２Ｊ９９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自転車（４）のボトムブラケット組立体に設置されるように適合された力測定装置であって、該ボトムブラケット組立体が、該自転車（４）のシートチューブ（４１１）、ダウンチューブ（４１２）およびチェーンステイ（４１４）に接続され、右側シェル部分（４６２）を有するボトムブラケットシェル（４６）と、クランクセット（４７）およびチェーンホイール（４３）が接続され、第１スピンドル軸（Ｌ１）を中心として該ボトムブラケットシェル（４６）に対して回転可能に設置され、該右側シェル部分（４６２）によって空間を空けて囲まれた右側スピンドル部分（４２１）を有するスピンドル（４２）と、該スピンドル（４２）と前記ボトムブラケットシェル（４６）の間に配置された減摩材軸受ユニット（４０）とを含んでおり、前記力測定装置が、
前記スピンドル（４２）と前記ボトムブラケットシェル（４６）の間に挿入されるように構成されたスリーブシェル（２）であって、第１のハーフシェル外壁（２１ａ）と内側管状壁（２２）を有し、これらの壁が、半径方向に互いから離間されることで円周方向に延在する周辺の隙間（２０）を形成し、前記ボトムブラケットシェル（４６）の前記右側シェル部分（４６２）および前記減摩材軸受ユニット（４０）それぞれと当接して係合するように適合されたスリーブシェル（２）と、
前記内側管状壁（２２）に接するように配置され、それと共に動くことが可能なリング本体（３２）であって、前記第１のハーフシェル外壁（２１ａ）に向き合いそこから離間された外側リング面（３２０）を有しており、該外側リング面（３２０）が、前記スピンドル（４２）に及ぼされる踏む力（Ｆ１）に対応して歪むことによって変位するように構成された応用変形領域（３２３）を有するリング本体（３２）と、
該応用変形領域（３２３）に向き合うセンサ作動区域（３１３）を画定し、前記第１のハーフシェル外壁（２１ａ）と一緒に動かないように配置されたセンサ保持ユニット（３１）と、
該センサ作動区域（３１３）に配置され、該センサ保持ユニット（３１）に対して動かないように保持されるセンサ（３３１）と、
前記応用変形領域（３２３）が歪むことにより変位することで位置がずれるように配置される磁性部材（３３２）を含むホール検出ユニット（３３）であって、
該磁性部材（３３２）が、前記センサ（３３１）から所定の距離だけ離間されることで、歪みによる変位によって該磁性部材（３３２）の位置がずれたとき、それにより生成される磁場を変えることで踏む力（Ｆ１）の大きさを表す信号を発するホール検出ユニット（３３）を備えることを特徴とする力測定装置。

【請求項2】

前記スリーブシェル（２）がさらに、前記第１のハーフシェル外壁（２１ａ）に嵌め合わせることで、前記内側管状壁（２２）を取り囲み、前記周辺の隙間（２０）によってそこから離間される外側管状壁（２１）を形成するように構成された第２のハーフシェル外壁（２１ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の力測定装置。

【請求項3】

前記応用変形領域（３２３）に配置され、前記センサ作動区域（３１３）に向かって半径方向に延在し、前記磁性部材（３３２）をその中に設置することができるように構成された力を伝達する取り付け台（３２１）を備えることをさらに特徴とする、請求項２に記載の力測定装置。

【請求項4】

前記センサ保持ユニット（３１）が、前記応用変形領域（３２３）から上向きに延在することで前記センサ作動区域（３１３）を協同して画定する前方および後方アーム（３１１）を含むことをさらに特徴とする、請求項３に記載の力測定装置。

【請求項5】

前記前方および後方アーム（３１１）が、第１スピンドル軸（Ｌ１）の方向に交差する前方方向において互いから離間されており、前記応用変形領域（３２３）に配置され、協同するように前記力を伝達する取り付け台（３２１）の側面に位置する前方および後方下方部分（３１１２）をそれぞれ有することをさらに特徴とする、請求項４に記載の力測定装置。

【請求項6】

前記外側管状壁（２１）が、円周方向に延在し前方および後方仕切り面（２１３１、２１３２）において終端するへりの切欠き部分（２１３）を有し、前記センサ保持ユニット（３１）が、このへりの切欠き部分（２１３）に嵌合することで、前記前方および後方の下方部分（３１２）がそれぞれ、該前方および後方仕切り面（２１３１、２１３２）と当接して係合するようになり、これにより前記応用変形領域（３２３）が歪むことで変位したときに、前記センサ（３３１）が前記外側管状壁（２１）に対して確実に動かないようにすることをさらに特徴とする、請求項５に記載の力測定装置。

【請求項7】

前記前方および後方アーム（３１１）がそれぞれ、前記前方および後方の下方部分（３１１２）から上向きに延在する前方および後方の上方部分（３１１１）を有することで、前記センサ作動区域（３１３）を協同して画定することをさらに特徴とする、請求項６に記載の力測定装置。

【請求項8】

前記前方および後方仕切り面（２１３１、２１３２）からそれぞれ上向きに延在することで、前記前方および後方の上方部分（３１１１）に対してそれぞれ当接する前方および後方当接脚部（２１２）を備えることで、一層前記センサ（３３１）が前記外側管状壁（２１）に対して動かないようにすることをさらに特徴とする、請求項７に記載の力測定装置。

【請求項9】

前記スリーブシェル（２）が、前記外側管状壁（２１）と内側管状壁（２２）を相互につなぐように配置され、前記リング本体（３２）から遠位方向にあり、前記第１スピンドル軸（Ｌ１）に沿って前記スピンドル（４２）の左側のスピンドル部分（４２２）に隣接する管状の接続壁（２３）と、互いに対して直径方向に対向する一組のスロット（２４）を有し、該スロットがそれぞれ、円周方向および軸方向に延在することで前記周辺の隙間（２０）と空間連通することにより、該管状の接続壁（２３）の剛性を弱めることをさらに特徴とする、請求項８に記載の力測定装置。

【請求項10】

前記スリーブシェル（２）が、前記内側管状壁（２２）の第１の中央部分（２２４）にスリーブを嵌めるように配置されることでそれと一緒に動く応用変形する環状の本体（２２３）を有し、この環状の本体（２２３）が、前記外側管状壁（２１）の第２の中央部分（２１１）に対して当接するように構成されることで、該変形する環状本体（２２３）に及ぼされ、踏む力（Ｆ１）に対応する歪ませる力によって、該第２の中央部分（２１１）が歪むようになり、前記外側管状壁（２１）が、前記第２中央部分（２１１）と前記リング本体（３２）の間に配置された複数の切欠きスロット（２１７）を有するように構成されており、このスロット（２１７）が、前記第１スピンドル軸（Ｌ１）を中心にして互いから角度を付けてずらされて配置されることで、前記歪ませる力が、前記後方アーム（３１１）の後方の下方部分（３１１２）を介して前記応用変形領域（３２３）に伝達される際に歪みによる変位を拡大させ、これにより前記センサ（３３１）の感度を高めることができることをさらに特徴とする、請求項８に記載の力測定装置。

【請求項11】

前記ボトムブラケットシェル（４６）および前記外側管状壁（２１）が互いに一体式に形成され、前記スリーブシェル（２）が、前記内側管状壁２２の第１の中央部分（２２４）と、前記外側管状壁（２１）の第２中央部分（２１１）を相互に接続する環状の接続壁（２５）を有することで、前記周辺の隙間（２０）を右側と左側の周辺の副隙間（２０１、２０２）に分け、前記リング本体（３２）が、該右側の周辺の半分の隙間（２０１）のところに配置され、前記内側管状壁（２２）と一体式に形成され、前記ボトムブラケットシェル（４６）が、前記外側管状壁（２１）を貫通するように延在することで前記右側の半分の隙間（２０１）と連通する貫通穴（２１０）を有するように構成されることで、前記センサ保持ユニット（３１）を前記外側管状壁（２１）と一緒に動かないように配置することが可能になり、前記リング本体（３２）が、前記力を伝達する取り付け台（３２１）が嵌合することができる嵌合溝（３２３１）を有するように構成されることをさらに特徴とする、請求項３に記載の力測定装置。

【請求項12】

前記右側と左側の周辺の副隙間（２０１、２０２）に嵌合するようにそれぞれ配置された右側と左側の担持部材（２６）を備えることで、前記外側管状壁（２１）と内側管状壁（２２）の間に支えとなることをさらに特徴とする、請求項１１に記載の力測定装置。

【請求項13】

前記内側管状壁（２２）が、半径方向に互いに対向する外側および内側の管状面（２２ｂ、２２ａ）を有し、これらの管状面（２２ｂ、２２ａ）が、第２スピンドル軸（Ｌ２）および前記第１スピンドル軸（Ｌ１）をそれぞれ画定するように構成されており、該第２スピンドル軸（Ｌ２）が、前記第１スピンドル軸（Ｌ１）からずらされて、前記応用変形領域（３２３）と前記第１スピンドル軸（Ｌ１）の間に配置されることで、前記応用変形領域（３２３）の歪みによる変位を拡大させ、これにより前記センサ（３３１）の感度を高めることができることを特徴とする、請求項１２に記載の力測定装置。

【請求項14】

前記ボトムブラケットシェル（４６）および前記外側管状壁（２１）が、互いに一体式に形成され、前記周辺の隙間（２０）が、前記第１スピンドル軸（Ｌ１）の方向で互いに対向する右側と左側の周辺の副隙間（２０１、２０２）を有しており、前記リング本体（３２）が、前記内側管状壁（２２）の第１中央部分（２２４）に配置され、それと一体式に形成され、前記ボトムブラケットシェル（４６）が、前記外側管状壁（２１）を貫通するように延在することで前記右側の周辺の半分の隙間（２０１）と連通する貫通穴（２１０）を有するように構成されることにより、前記センサ保持ユニット（３１）を前記外側管状壁（２１）と一緒に動かないように配置することができ、前記センサ保持ユニット（３１）が、前記第１スピンドル軸（Ｌ１）の方向に交差する前方方向に互いに離間されることで前記センサ作動区域（３１３）を協同して画定する前方および後方当接脚部（２１２）と、該前方および後方当接脚部（２１２）と協同するように延在することで前記センサ作動区域（３１３）を画定する当接壁（３１５）を含んでおり、前記力を伝達する取り付け台（３２１）が、
前記磁性部材（３３２）を中に設置することができるように構成され、前記センサ作動区域（３１３）に配置される可動式の搬送台（３４１）と、
前記応用変形領域（３２３）と該可動式の搬送台（３４１）の間に配置される力伝達部材（３４２）を有しており、この力伝達部材（３４２）が、歪みによる変位を伝達することで該可動式の搬送台（３４１）を該当接壁（３１５）に向けて推し進めるように構成されていることをさらに特徴とする、請求項３に記載の力測定装置。

【請求項15】

前記可動式の搬送台（３４１）が、前記当接壁（３１５）に対して当接して、付勢する作用を与える付勢端部（３４４）を有することで、歪みによる変位の推進作用を打ち消し、前記力伝達部材（３４２）がボール（３４２）の形態であることをさらに特徴とする、請求項１４に記載の力測定装置。

【請求項16】

前記外側管状壁（２１）と内側管状壁（２２）の間にそれぞれまたがる前方および後方支持ブリッジ（２１８、２１９）を備えており、このブリッジ（２１８、２１９）が、前記右側の周辺の半分の隙間（２０１）の中に互いに対して直径方向に対向するように配置されており、該前方の支持ブリッジ（２１８）が、該後方の支持ブリッジ（２１９）より短くなるように構成されることで、歪みによる変位が拡大され、これにより前記センサ（３３１）の感度を高めることができることをさらに特徴とする、請求項１５に記載の力測定装置。

【請求項17】

前記ボトムブラケットシェル（４６）と前記外側管状壁（２１）が、互いに対して一体式に形成されており、前記周辺の隙間（２０）が、前記第１スピンドル軸（Ｌ１）の方向で互いに対して対向する右側と左側の周辺の副隙間（２０１、２０２）を有しており、前記リング本体（３２）が、該右側の周辺の半分の隙間（２０１）のところで前記内側管状壁（２２）に接するように配置され、それと一体式に形成されており、前記センサ保持ユニット（３１）が、互いから離間されることで前記センサ作動区域（３１３）を協同して形成する前方および後方の当接脚部（２１２）と、該前方および後方の当接脚部（２１２）を相互に接続するように延在する当接壁（３１５）を含んでおり、前記力を伝達する取り付け台（３２１）が、
前記磁性部材（３３２）を中に設置することができるように構成され、前記センサ作動区域（３１３）に配置される可動式の搬送台（３４１）と、
前記応用変形領域（３２３）と該可動式の搬送台（３４１）の間に配置され、歪みによる変位を伝達することで該可動式の搬送台（３４１）を前記当接壁（３１５）に向けて推し進めるように構成された力伝達部材（３４２）を有しており、
前記力測定装置がさらに、前記外側管状壁（２１）と内側管状壁（２２）の間にそれぞれまたがり、前記右側の周辺の半分の隙間（２０１）の中に互いに対して直径方向に対向するように配置された前方および後方支持ブリッジ（２１８、２１９）と、前記左側の周辺の半分の隙間（２０２）にぴったりと嵌合するように構成された管状のインサート（２００）を備えることをさらに特徴とする、請求項３に記載の力測定装置。

【請求項18】

前記リング本体（３２）が、前記内側管状壁（２２）と一体式に形成されており、前記第１のハーフシェル外壁（２１ａ）が、前記内側管状壁（２２）の前方側部分（２２７）から上向きに延在し、上方取り付け端部（２１７１）において終端している前方壁部分（２１７）と、後方に延在し片持ち梁式の端部（２１５１）において終端している片持ち梁式の壁部分（２１５）と、下方に延在し下方端部（２１４１）において終端しており、前記内側管状壁（２２）の後方側部分（２２８）から離間された後方の壁部分（２１４）を含んでおり、前記応用変形領域（３２３）が、該後方側部分（２２８）に配置され、それと一体式に形成され、前記センサ保持ユニット（３１）と前記ホール検出ユニット（３３）が、該後方壁部分（２１４）の中に配置され、前記センサ保持ユニット（３１）と前記ホール検出ユニット（３３）が、前記第１スピンドル軸（Ｌ１）の方向に交差する前方方向で前記応用変形領域に向き合っていることを特徴とする、請求項１に記載の力測定装置。

【請求項19】

前記ボトムブラケットシェル（４６）と前記第１のハーフシェル外壁（２１ａ）が互いに一体式に形成され、前記周辺の隙間（２０）が、前記第１スピンドル軸（Ｌ１）の方向で互いに対して対向する右側と左側の周辺の副隙間（２０１、２０２）を有しており、前記リング本体（３２）が、該右側の周辺の半分の隙間（２０１）のところで前記内側管状壁（２２）に接するように配置され、それと一体式に形成されており、前記外側管状壁（２１）が、前記センサ作動区域（３１３）を形成し、円周方向に延在し後方の仕切り面（２１３２）において終端するへりの切欠き部分（２１３）と、張り出し面（２１３３）を有しており、前記センサ保持ユニット（３１）が、該へりの切欠き部分（２１３）に固定式に配置されることで、前記応用変形領域（３２３）が歪むことで変位する際に、前記センサ（３３１）を前記外側管状壁（２１）に対して確実に動かないようにし、前記リング本体（３２）が、前記応用変形領域（３２３）から該張り出し面（２１３３）に向かって延在する力伝達部材（３４２）を含んでおり、この力伝達部材（３４２）が、前記応用変形領域（３２３）の歪みによる変位を伝達することで前記ホール検出ユニット（３３）の前記磁性部材（３２）を前記後方の仕切り面（２１３２）に向けて推し進めるように構成されており、前記ホール検出ユニット（３３）が、前記後方の仕切り面（２１３２）と前記力伝達部材（３４２）の間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の力測定装置。

【請求項20】

前記ボトムブラケットシェル（４６）と、前記第２のハーフシェル外壁（２１ｂ）が互いに一体式に形成され、前記周辺の隙間（２０）が、前記第１スピンドル軸（Ｌ１）の方向で互いに対して対向する右側と左側の周辺の副隙間（２０１、２０２）を有しており、前記リング本体（３２）が、該右側の周辺の半分の隙間（２０１）のところで前記内側管状壁（２２）に接するように配置され、それと一体式に形成されており、前記外側管状壁（２１）が、前記センサ作動区域（３１３）を形成し、円周方向に延在し後方の仕切り面（２１３２）において終端するへりの切欠き部分（２１３）と、張り出し面（２１３３）を有しており、前記センサ保持ユニット（３１）が、該へりの切欠き部分（２１３）の中に固定式に配置されることで、前記応用変形領域（３２３）が歪むことで変位する際に、前記センサ（３３１）を前記外側管状壁（２１）に対して確実に動かないようにし、前記リング本体（３２）が、前記応用変形領域（３２３）から該張り出し面（２１３３）に向かって延在する力伝達部材（３４２）を含んでおり、この力伝達部材（３４２）が、前記応用変形領域（３２３）の歪みによる変位を伝達することで前記ホール検出ユニット（３３）の前記磁性部材（３３２）を前記後方の仕切り面（２１３２）に向けて推し進めるように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の力測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年７月１３日に提出された台湾特許出願第１００２１２８３８号の優先権を主張する。

【0002】

本発明は、力測定装置に関し、より詳細には自転車のボトムブラケットに設置するように適合された力測定装置に関する。

【背景技術】

【0003】

一般に自転車に乗る人がサイクリング中に及ぼす踏む力によって、自転車のフレームの変形が生じる、すなわち２つの構造部品が互いに対してずれることになる。特定の測定装置を利用してこのような変位を測定することで、自転車のチェーンが自転車に及ぼす力の大きさを計算する。このような測定データを集めて、その後分析し記録することができる。従来の自転車のチェーンの力を測定する装置は典型的には、後輪の軸に設置されるが、これは後輪の軸に生じるたわみが、自転車のチェーンに存在する張力の最適な測定値であるためであり、これは例えばＷＯ０３／０７３０５７Ａ１、ＷＯ０１／３０６４３Ａ１およびＵＳ７，８１４，８００Ｂ２に開示されている。しかしながら踏む力は、クランクアームからチェーンホイールおよびチェーンを介して後輪軸に伝達されるため、測定される後輪軸のたわみは正確に踏む力を表していない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】台湾特許出願第１００２１２８３８号

【特許文献2】ＷＯ０３／０７３０５７Ａ１

【特許文献3】ＷＯ０１／３０６４３Ａ１

【特許文献4】ＵＳ７，８１４，８００Ｂ２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、自転車のボトムブラケット組立体に設置されるように適合された力測定装置を提供することより、自転車のクランク軸に及ぼされる力を正確に測定することである。ボトムブラケット組立体は、自転車のシートチューブ、ダウンチューブおよびチェーンステイに接続され、右側シェル部分を有するボトムブラケットシェルと、クランクセットとチェーンホイールが接続され、スピンドル軸を中心としてボトムブラケットシェルに対して回転可能に設置されており、右側シェル部分によって間隔を空けて囲まれた右側スピンドル部分を有するスピンドルと、スピンドルとボトムブラケットシェルの間に配置された減摩材軸受ユニットを含んでいる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によると、力測定装置は、スリーブシェルと、リング本体と、センサ保持ユニットと、ホール検出ユニットを備える。スリーブシェルは、ボトムブラケット組立体のスピンドルとボトムブラケットシェルの間に挿入されるように構成されており、第１のシェル片方である外壁と内側の管状の壁を有しており、これらの壁は、半径方向に互いから離間されることで円周方向に延在する周辺の隙間を形成しており、ボトムブラケットシェルの右側シェル部分と、減摩材軸受ユニットそれぞれに当接して係合するように適合されている。リング本体が内側の管状の壁に接するように配置され、それと共に動くことが可能であり、このリング本体は、第１のハーフシェル外壁に向き合い、そこから離間された外側リング面を有する。外側リング面は、スピンドルに及ぼされる踏む力に対応して歪むことで変位するように構成された応用変形領域を有する。センサ保持ユニットが、応用変形領域に向き合うセンサ作動区域を画定し、このユニットは、第１のハーフシェル外壁と一緒に動かないように配置される。ホール検出ユニットは、センサ作動区域に配置されセンサ保持ユニットに対して動かないように保持されたセンサと、応用変形領域が歪むことで変位することによって位置がずれるように配置された磁性部材を含んでおり、この磁性部材は、センサから所定の距離だけ離間されることで、歪みによる変位によって磁性部材の位置がずれる際に、これにより生成される磁場が変わることで踏む力の大きさを表す信号を発する。

【0007】

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照することで、以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な記載から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の力測定装置が組み込まれた自転車の概略側面図である。

【図2】自転車のボトムブラケット組立体に組み込まれた、本発明による力測定装置の第１の好ましい実施形態の拡大斜視図である。

【図3】第１の好ましい実施形態およびボトムブラケット組立体のボトムブラケットシェルの分解組立斜視図である。

【図4】別の角度からの第１の好ましい実施形態の分解組立斜視図である。

【図5】ボトムブラケットシェルに設置されたときの第１の好ましい実施形態の一部が切断された斜視図である。

【図6】本発明による力測定装置の第２の実施形態の斜視図である。

【図7】第２の好ましい実施形態の一部の分解組立斜視図である。

【図8】第２の好ましい実施形態の一部が切断された斜視図である。

【図9】本発明による力測定装置の第３の好ましい実施形態の斜視図である。

【図10】第３の好ましい実施形態の分解組立斜視図である。

【図11】第３の実施形態の一部が切断された斜視図である。

【図12】本発明による力測定装置の第４の好ましい実施形態の斜視図である。

【図13】第４の好ましい実施形態の一部が切断された斜視図である。

【図14】第４の好ましい実施形態の別の一部が切断された斜視図である。

【図15】本発明による力測定装置の第５の好ましい実施形態の一部の分解組立斜視図である。

【図16】第５の好ましい実施形態の一部が切断された斜視図である。

【図17】本発明による力測定装置の第６の好ましい実施形態の斜視図である。

【図18】本発明による力測定装置の第７の好ましい実施形態の斜視図である。

【図19】本発明による力測定装置の第８の好ましい実施形態の斜視図である。

【図20】第８の実施形態の一部が切断された分解組立斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明をより詳細に記載する前に、同様の参照番号は、本明細書を通して同様の要素を表すのに使用されていることに留意されたい。

【0010】

図１から図５を参照すると、本発明による力測定装置の第１の好ましい実施形態は、自転車４のボトムブラケット組立体に設置されるように適合されている。

【0011】

ボトムブラケット組立体は、自転車４のシートチューブ４１１、ダウンチューブ４１２およびチェーンステイ４１４に接続され、右側シェル部分４６２を有するボトムブラケットシェル４６を含んでいる。クランクセット４７およびチェーンホイール４３が接続されたスピンドル４２が、第１スピンドル軸（Ｌ１）を中心としてボトムブラケットシェル４６に対して回転可能に設置されることで、踏む力（Ｆ１）をチェーン４９によって後輪軸４８に伝達し、自転車４を第１スピンドル軸（Ｌ１）の方向に交差する前方方向に動かす。スピンドル４２は、右側シェル部分４６２によって空間を空けて囲まれた右側スピンドル部分４２１を有する。減摩材軸受ユニット４０が、スピンドル４２とボトムブラケットシェル４６の間に配置される。踏む力（Ｆ１）が加えられてスピンドル４２ならびにチェーンホイール４３およびチェーン４９を動かすことで自転車４を前方に動かす際、踏む力（Ｆ１）と反対方向の逆向きの力（Ｆ２）が生成されて、スピンドル４２をボトムブラケットシェル４６に対してわずかに移動させる。このような動きは、本発明の力測定装置１００によって検出され測定される。

【0012】

第１の好ましい実施形態の力測定装置１００は、スリーブシェル２と、リング本体３２と、センサ保持ユニット３１と、力を伝達する取り付け台３２１と、ホール検出ユニット３３を備える。

【0013】

スリーブシェル２は、スピンドル４２とボトムブラケットシェル４６の間に挿入されるように構成されており、外側と内側の管状の壁２１、２２を有しており、これらの壁は半径方向に互いから離間されることで円周方向に延在する周辺の隙間２０を形成し、右側シェル部分４６２と減摩材軸受ユニット４０それぞれと当接して係合している。

【0014】

スリーブシェル２は、外側と内側の管状の壁２１、２２の左端部を相互に接続するために配置された管状の接続壁２３と、互いに直径方向に対向する一組のスロット２４を有しており、このスロットは、管状の接続壁２３の中に軸方向に形成されることで周辺の隙間２０と空間連通し、第１スピンドル軸（Ｌ１）を中心として円周上に延在することで、その剛性を均一に弱める。管状の接続壁２３は、リング本体３２から遠位方向にあり、第１スピンドル軸（Ｌ１）に沿ったスピンドル４２の左側のスピンドル部分４２２に隣接している。

【0015】

リング本体３２は、内側管状壁２２に接するように配置され、それと共に動くことが可能であり、外側管状壁２１に向き合いそこから離間された外側リング面３２０を有しており、この外側リング面３２０は、スピンドル４２に及ぼされる踏む力（Ｆ１）に対応して歪む動きをするように構成された応用変形領域３２３を有する。力を伝達する取り付け台３２１が、応用変形領域３２３と一体式に形成され、この領域に配置される。

【0016】

センサ保持ユニット３１は、リング本体３２と一体式に形成され、外側管状壁２１と一緒に動かないように配置されており、前方および後方アーム３１１を含んでいる。前方および後方アーム３１１は前方方向に互いから離間され、応用変形領域３２３から上向きに延在し、協同するように力を伝達する取り付け台３２１の側面に位置しており、応用変形領域３２３に配置された前方および後方の下方部分３１１２と、前方および後方下方部分３１１２からそれぞれ真っ直ぐに延在する前方および後方の上方部分３１１１とを有することで、応用変形領域３２３に向き合うセンサ作動区域３１３を協同して画定する。

【0017】

この実施形態では、外側管状壁２１は、円周方向に延在し前方および後方仕切り面２１３１、２１３２において終端するへりの切欠き部分２１３を有する。センサ保持ユニット３１が、このへりの切欠き部分２１３に嵌合することで、前方および後方の下方部分３１１２がそれぞれ、前方および後方仕切り面２１３１、２１３２と当接して係合するようになり、これにより応用変形領域３２３が歪むことで変位したときに、センサ保持ユニット３１が外側管状壁２１に対して確実に動かないようにする。

【0018】

さらに外側管状壁２１は、前方および後方仕切り面２１３１、２１３２からそれぞれ真っ直ぐに延在する前方および後方の当接脚部２１２を含むことで、前方および後方アーム３１１それぞれの前方および後方上方部分３１１１に対して当接し、なおいっそセンサ３３１が外側管状壁２１に対して動かないようにする。

【0019】

ホール検出ユニット３３は、センサ３３１と磁性部材３３２を含んでいる。センサ３３１は、前方および後方アーム３１１によって支持されており、センサ作動区域３１３に配置されることで、応用変形領域３２３が歪むように変位したときに、センサ保持ユニット３１および外側管状壁２１に対して動かないように保持される。磁性部材３３２は、センサ３３１から所定の距離だけ離間され、センサ作動区域３１３の方に延在する力を伝達する取り付け台３２１の中に設置されることで、応用変形領域３２３が歪むように変位することによって位置をずらすことができる。

【0020】

測定モジュール（図示せず）がセンサ作動区域３１３に配置され、センサ３３１に電気的に接続される。したがって踏む力（Ｆ１）と逆向きの力（Ｆ２）の相互作用の下に、応用変形領域３２３とリング本体３２がセンサ３３１に対して歪む動きによって磁性部材３３２の位置がずれることにより、それによって生成される磁場が変わることで踏む力（Ｆ１）の大きさを表す信号を発する。

【0021】

さらに図５に示されるように複数の締め具５が、ボトムブラケットシェル４６に形成されたねじ穴４６１にねじ込み式に係合するように配置されて、スリーブシェル２に対して当接することで、力測定装置１００をボトムブラケットシェル４６に取り外し可能に固定する。

【0022】

図６から図８を参照すると、第１の実施形態に構造が似ている、本発明による力測定装置１００の第２の好ましい実施形態が示されている。第２の実施形態と第１の実施形態の主な違いは、スリーブシェル２が、内側環状壁２２の第１の中央部分２２４にスリーブを嵌めるように配置されることでそれと一緒に動く応用変形する環状の本体２２３を有することであり、この環状本体２２３が、外側管状壁２１の第２の中央部分２１１に対して当接するように構成されることで、変形する環状本体２２３に及ぼされる踏む力（Ｆ１）に対応する歪ませる力によって、第２の中央部分２１１が歪むことが可能になる。

【0023】

外側管状壁２１は、その第２中央部分２１１とリング本体３２の間に配置され、第１スピンドル軸（Ｌ１）を中心にして互いから角度を付けてずらされた複数の切欠きスロット２１７を有することで、歪ませる力が後方アーム３１１の後方の下方部分３１１２を介して応用変形領域３２３に伝達される際に歪みによる変位を拡大させ、これによりセンサ３３１の感度を高めることができる。

【0024】

図９から図１１を参照すると、本発明による力測定装置１００の第３の好ましい実施形態が示されている。この実施形態では自転車４のボトムブラケットシェル４６と力測定装置１００のスリーブシェル２の外側管状壁２１は、互いに一体式に形成されている。スリーブシェル２は、内側管状壁２２の第１中央部分２２４と外側管状壁２１の第２中央部分２１１を相互に接続する環状の接続壁２５を有することで、周辺の隙間２０を右側と左側の周辺の副隙間２０１、２０２に分ける。力測定装置１００はさらに、右側と左側の担持部材２６を備えており、これらの部材はそれぞれ、右側と左側の周辺の副隙間２０１、２０２に嵌合するように配置されることで、外側管状壁２１と内側管状壁２２の間に支えとなる。

【0025】

リング本体３２が、右側の周辺の半分の隙間２０１のところに配置され、内側管状壁２２と一体式に形成される。ボトムブラケットシェル４６が、外側管状壁２１を貫通するように延在することで右側の半分の隙間２０１と連通する貫通穴２１０を有するように構成されることで、センサ保持ユニット３１を外側管状壁２１およびボトムブラケットシェル４６と一緒に動かないように配置することが可能になる。リング本体３２は、力を伝達する取り付け台３２１が嵌合することができる嵌合溝３２３１を有するように構成される。この第３の好ましい実施形態では、第１および第２の好ましい実施形態に示されている外側管状壁２１の前方および後方当接脚部２１２、ならびにセンサ保持ユニット３１の前方および後方アーム３１１は省略されていることに留意されたい。

【0026】

さらに内側管状壁２２は、半径方向に互いに向かい合わせの外側および内側の管状面２２ｂ、２２ａを有しており、これらの面は、第２スピンドル軸（Ｌ２）および第１スピンドル軸（Ｌ１）をそれぞれ画定するように構成されている。第２スピンドル軸（Ｌ２）は、第１スピンドル軸（Ｌ１）からずらされて配置され、応用変形領域３２３と第１スピンドル軸（Ｌ１）の間に配置されることで、歪みによる変位を拡大させ、これによりセンサ３３１の感度を高めることができる。

【0027】

図１２から図１４を参照すると、第３の好ましい実施形態と構造が似ている、本発明による力測定装置１００の第４の好ましい実施形態が示されている。第３の好ましい実施形態と第４の好ましい実施形態の違いは、第４の好ましい実施形態では、センサ保持ユニット３１が、前方方向に互いから離間された前方および後方の当接脚部２１２と、前方および後方当接脚部２１２と協働するように延在することでセンサ作動区域３１３を画定する当接壁３１５を含むことである。

【0028】

これに加えて力を伝達する取り付け台３２１が、可動式の搬送台３４１と力伝達部材３４２を有する。可動式の搬送台３４１は、磁性部材３３２を中に設置することができるように構成されており、センサ作動区域３１３に可動式に配置される。力伝達部材３４２は、応用変形領域３２３と可動式の搬送台３４１の間に配置され、歪みによる変位を伝達することで可動式の搬送台３４１を当接壁３１５に向けて推し進めるように構成されている。可動式の搬送台３４１は、当接壁３１５に対して当接して付勢する作用を与える付勢端部３４４を有することで、歪みによる変位の推進作用を打ち消す。この実施形態では、力伝達部材３４２はボールの形態であり、付勢端部３４４は圧縮ばねである。

【0029】

さらにセンサ３３１は、可動式の搬送台３４１から前方方向に離間されている。したがって可動式搬送台３４１のおかげで、磁性部材３３２が、センサ３３１から離間された状態で維持されることで、それが変位する際にセンサ３３１と接触するのを防ぐ。力測定装置１００はさらに、前方および後方支持ブリッジ２１８、２１９を備えており、これらのブリッジはそれぞれ外側管状壁２１と内側管状壁２２の間にまたがって、右側の周辺の半分の隙間２０１の中に互いに対して直径方向に対向するように配置されている。前方支持ブリッジ２１８が、後方支持ブリッジ２１９より短くなるように構成されることで、歪みによる変位が拡大され、これによりセンサ３３１の感度を高めることができる。

【0030】

図１５から図１６を参照すると、第４の好ましい実施形態と構造が似ている、本発明による力測定装置１００の第５の好ましい実施形態が示されている。第４の好ましい実施形態と第５の好ましい実施形態の違いは、第５の好ましい実施形態では、センサ保持ユニット３１の前方および後方脚部２１２が、自転車４のボトムブラケットシェル４６および外側管状壁２１と一体式に形成され、当接壁３１５が、前方および後方当接脚部２１２を相互につなぐように延在しており、前方および後方支持ブリッジ２１８、２１９の長さが全く同じであることである。

【0031】

これに加えて力測定装置１００はさらに、管状の本体２７１を含んだ管状のインサート２００と、互いから離れるように管状本体２７１から延出する直径方向に対向する一組の突起２７２を備える。外側管状壁２１が、突起２７２にぴったりと係合する直径方向に対向する一組のスロット２１ｃを備えるように形成される（図１６に１つだけ示される）ことで、管状インサート２００が左側の周辺の半分の隙間２０２にぴったりと嵌合し、外側管状壁２１と内側管状壁２２の間で円周方向に動かなくなる。

【0032】

図１７を参照すると、本発明による力測定装置１００の第６の好ましい実施形態が示されている。スリーブシェル２は、前方の壁部分２１７を含んだハーフシェル外壁２１ａと、片持ち梁式の壁部分２１５と、後方の壁部分２１４とを含む。前方壁部分２１７は、内側管状壁２２の前方側部分２２７から上向きに延在し、上方取り付け端部２１７１において終端している。片持ち梁式の壁部分２１５は、後方に延在し片持ち梁式の端部２１５１において終端している。後方壁部分２１４は、下方に延在し下方端部２１４１において終端しており、内側管状壁２２の後方側部分２２８から離間されている。応用変形領域３２３は、後方側部分２２８に配置され、それと一体式に形成されている。センサ保持ユニット３１とホール検出ユニット３３が、後方壁部分２１４の中に配置され、センサ保持ユニット３１は、前方方向で応用変形領域３２３に向き合っている。

【0033】

図１８を参照すると、第１の好ましい実施形態と構造が似ている、本発明による力測定装置１００の第７の好ましい実施形態が示されている。この実施形態では、スリーブシェル２は、ボトムブラケットシェル４６と一体式に形成された第１のハーフシェル外壁２１ａを有している。周辺の隙間２０は、第１スピンドル軸（Ｌ１）の方向に互いに対向する、右側と左側の周辺の副隙間２０１、２０２を有している。リング本体３２は、右側の周辺の半分の隙間２０１において、内側管状壁２２に接するように配置され、それと一体式に形成される。外側管状壁２１は、センサ作動区域３１３を画定するへりの切欠き部分２１３を有し、この部分は、円周上に後方に延在し、後方仕切り面２１３１および張り出し面２１３３において終端している。

【0034】

センサ保持ユニット３１が、このへりの切欠き部分２１３の中に固定されて配置されることで、応用変形領域３２３が歪みにより変位する際に、センサ３３１（図示せず）が外側管状壁２１に対して確実に動かないようにする。リング本体３２は、応用変形領域３２３から張り出し面２１３３に向かって延在する力伝達部材３４２を含んでおり、この部材は、応用変形領域３２３の歪みによる変位を伝達することで、ホール検出ユニット３３の磁性部材３３２を後方仕切り面２１３２に向けて推し進めるように構成されている。

【0035】

図１９から図２０を参照すると、本発明による力測定装置１００の第８の好ましい実施形態は、以下の点を除いて第７の好ましい実施形態と構造が似ている。この実施形態ではスリーブシェル２が、第１のハーフシェル外壁２１ａに嵌め合わせることで、内側管状壁２２を取り囲み、周辺の隙間２０によってそこから離間される外側管状壁２１を形成するように構成された第２のハーフシェル外壁２１ｂを含んでいる。さらに第２のハーフシェル外壁２１ｂは、ボトムブラケットシェル４６と一体式に形成されており、管状の外壁２１が、周辺の隙間に向き合う内面において２つの係合溝２０３を有するように形成され、内側管状壁２２が、半径方向および周辺の隙間２０に向かって外向きに延在し、溝２０３とそれぞれぴったりと係合する２つの係合用の突起２９４を有するように形成されることで、外側管状壁２１と内側管状壁２２の間の円周方向の動きが阻止される。

【0036】

示されるように、本発明の力測定装置１００は、自転車４のボトムブラケット組立体に設置されるように適合されており、自転車４のペダルを踏んだときのスリーブシェル２の変形を検出することで自転車に加わる踏む力を正確に測定する。

【符号の説明】

【0037】

２ スリーブシェル
４ 自転車
５ 締め具
２０ 周辺の隙間
２１、２１ａ、２１ｂ 外側管状壁
２１ｃ スロット
２２ 内側管状壁
２２ａ、２２ｂ 環状面
２３ 接続面
２４ スロット
２５ 接続壁
２６ 担持部材
３１ センサ保持ユニット
３２ リング本体
３３ ホール検出ユニット
４０ 減摩材軸受ユニット
４２ スピンドル
４３ チェーンホイール
４６ ボトムブラケットシェル
４７ クランクセット
４８ 後輪軸
４９ チェーン
１００ 力測定装置
２００ インサート
２０１、２０２ 周辺の半分の隙間
２０３ 溝
２１０ 貫通穴
２１１ 外壁の中央部分
２１２ 当接脚部
２１３ 切欠き部分
２１４ 後方壁部分
２１５ 片持ち梁式の壁部分
２１７ 前方壁部分、スロット
２１８、２１９ 前方および後方支持ブリッジ
２２３ 環状本体
２２４ 内壁の中央部分
２２７ 前方側部分
２２８ 後方側部分
２７１ 管状本体
２７２ 突起
２９４ 係合用の突起
３１１ 前方および後方アーム
３１３ センサ作動領域
３１５ 当接壁
３２０ 外側リング面
３２１ 力を伝達する取り付け台
３２３ 応用変形領域
３３１ センサ
３３２ 磁性部材
３４１ 可動式搬送台
３４２ 力伝達部材
３４４ 付勢端部
４１１ シートチューブ
４１２ ダウンチューブ
４１４ チェーンステイ
４２１ 右側のスピンドル部分
４２２ 左側のスピンドル部分
４６２ 右側シェル部分
４６１ ねじ穴
２１３１、２１３２ 前方および後方仕切り面
２１３３ 張り出し面
２１４１ 下方端部
２１５１ 片持ち梁式の端部
２１７１ 上方取り付け端部
３１１１ 前方および後方上方部分
３１１２ 前方および後方下方部分
３２３１ 嵌合溝
Ｆ１ 踏む力
Ｆ２ 逆向きの力
Ｌ１ 第１スピンドル軸
Ｌ２ 第２スピンドル軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】