JPH08145824A - 自転車の周期的な踏込み運動の間クランクに加わる力の推移を認識する装置 - Google Patents

自転車の周期的な踏込み運動の間クランクに加わる力の推移を認識する装置

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JPH08145824A
JPH08145824A JP7239829A JP23982995A JPH08145824A JP H08145824 A JPH08145824 A JP H08145824A JP 7239829 A JP7239829 A JP 7239829A JP 23982995 A JP23982995 A JP 23982995A JP H08145824 A JPH08145824 A JP H08145824A
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angle
pedal
crank
shaft
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 競技用自転車のペダルに対して周期的な踏込
み運動の間作用する力の大きさ及び角度を走者が認識で
きる。 【解決手段】 ペダル軸が力測定要素として構成され、
該要素からの信号が増幅デジタル化され、所属クランク
角は、角度発生器又は時間測定を介して認識され、デジ
タル測定値が計算評価−表示装置に無線伝送される装置
において、力作用点と軸結合部との間でペダル軸に加わ
る剪断変形が、ペダル軸と直交する２方向において伸び
測定片で測定され、軸に関する力の角度をそれからベク
トル計算によって算出すると共に、この角度によって取
付けによるクランク軸及びクランクに対する力方向を規
定し、位置発生器の時間測定又は角度発生器のクランク
角ａによって、走者に結合された座標系に対するペダル
への力Ｆの角度を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ペダル軸自身が力
測定要素として構成され、力測定要素によって供給され
た信号が増幅されてデジタル化され、所属するクランク
角は、角度発生器もしくは時間測定を介して認識され、
デジタル測定値は計算評価−表示装置に無線伝送される
ようにした、競技用自転車の周期的な踏込み運動の間ク
ランクに伝わる力の推移を認識する認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】競技用自転車において踏込み力の推移を
測定技術的に認識するためのペダルは、ＤＤ２９４６７
３号に記載されている。この場合、ペダルに加わる力
は、ペダル本体の力測定要素によって認識される。軸に
対するペダル本体の角度は、付加的に角度検出器によっ
て認識され、力の角度の算出に際して勘案される。ペダ
ル本体の大きさは、不可避的に増大するので、軸に対す
る力の伝達が不具合となる。
【０００３】踏込みクランクの踏込み力を伸び測定片に
よって認識し、クランクの角速度と共にマイクロコンピ
ュータによって処理し、それにより効率を計算する装置
は、ＤＥ３７２２７２８号に記述されている。
【０００４】しかし、単に回転パルス即ち、一定の方向
に向けられた力の成分が識別され、評価されるので、ク
ランクに対する実際の力の方向は勘案されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、周期
的な踏込み期間の間ペダルに作用する力を走者にとって
可視的とするようにした、前記の認識装置を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は、ペダル軸に加わるせん断変形が、力作用点（軸
受）と軸結合部（固定ねじ）との間において、ペダル軸
と直交する２つの方向、好ましくは互に直交する該方向
において、伸び測定片によって測定され、軸に関する力
の角度をそれからベクトル計算によって算出すると共
に、この角度によって、取付けによるクランク軸及びク
ランクに対する力の方向を規定し、位置発生器について
の時間測定又は角度発生器を介して規定されるクランク
角度によって、走者に結合された座標系に対するペダル
への力の角度を計算するようにしたことによって解決さ
れる。
【０００７】本発明によれば、ペダル軸へのせん断変形
が測定される間、ペダル本体は全く不変に保つことがで
きる。ペダル本体とペダル軸との間の角度を認識する装
置は不要となる。
【０００８】軸に対する抵抗モーメントは、全ての方向
において均等である。そのため、作用力は、全方向にお
いて同様に規定できる。
【０００９】本発明の基本的な特徴は、軸の曲げでなく
そのせん断変形を測定することにある。これにより、力
のてこ比を勘案しないで良いため有利となる。
【００１０】軸に対する力の角度は、円弧に対する接線
上の成分から算出する。伸び測定片に対する力の角度
ｃ、測定されるか又は構造形態によって規定される、軸
とクランクとの間の角度ｂ並びに実際のクランク角ａか
ら、足し算によって、走者に結合された座標系に対する
力の角度を計算することができる。
【００１１】伸び測定片をペダル軸上に配設することの
別の利点は、クランク及びクランク軸に比較してペダル
を簡単に交換できるため、車輪の後装備が簡単にできる
ことにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の構成及び実施態様
を記載する。
【００１３】競技用自転車の周期的な踏込み運動の間ク
ランクに加わる力の推移を認識する装置であって、ペダ
ル軸自身は、力測定要素として構成され、力測定要素に
よって供給された信号が増幅されてデジタル化され、所
属するクランク角は、角度発生器もしくは時間測定を介
して認識され、デジタル測定値が、計算評価−表示装置
に無線伝送されるようにしたものにおいて、力作用点
（軸受）と軸結合部（固定ねじ）との間においてペダル
軸に加わるせん断変形が、ペダル軸と直交する２つの方
向、好ましくは互に直交する該方向において、伸び測定
片によって測定され、軸に関する力の角度をそれからベ
クトル計算によって算出すると共に、この角度によっ
て、取付けによるクランク軸及びクランクに対する力の
方向を規定し、位置発生器についての時間測定又は角度
発生器を介して規定されるクランク角によって、走者に
結合された座標系に対するペダルへの力の角度を計算す
ることを特徴とする認識装置。
【００１４】
【実施例】次に本発明の一実施態様を図面に基づいて一
層詳細に説明する。
【００１５】左側及び右側の足踏みペダル側の両方の測
定装置は、同じ構造を有している。従って、左側のみに
ついて以下に説明する。ペダル軸１１に設けた伸び測定
半ブリッジ１、２、３、４は、２つのホイートストーン
ブリッジ１、３及び２、４として接続されるので、事実
上互に９０°の角度を含む２つの独立した方向において
せん断変形が記録される。伸び測定片は、長さがＰｉ＊
Ｄの１つの共通のはく片上に、Ｐｉ＊Ｄ／４の距離に着
座させることができる。このはく片は、軸上に取付ける
際には、所定の個所において軸の回りに巻付けられる。
このはく片は、信号増幅及び変換のための電子的構造部
分のための端子を含むことができる。
【００１６】マイクロコントローラ２１は、測定用給与
電圧を電子スイッチ２６によってオンにする。測定信号
増幅器６とブリッジとは、測定のために、それぞれ短時
間の間給電される。ブリッジの対角電圧は、増幅され、
Ａ／Ｄ変換器を介して読出される。
【００１７】クランクに固定されたＩＲ受信ダイオード
１６を固定送出ダイオード１５の変調されたＩＲ流が通
る際に、増幅器８によって増幅された信号は、マイクロ
コントローラ２１によって認識される。クランクの１回
転のための周期時間から、後続する周期の測定間隔が、
所定の角度値に対応して規定される。位置発生器を通過
すると、例えば１６測定から成る１測定系列が、周期持
続時間／１６の間隔で開始される。期待される時点まで
の踏込み周期の後に位置発生器を通過すると、その間に
記憶された測定値が、ＩＲ送出ダイオード１７を経て、
固定受信ダイオード１４に送出され、表示ユニット２５
に増幅器２０を経て送出され、新しい測定周期が開始さ
れる。
【００１８】ＩＲダイオード及びハウジングは、太陽光
線によるＩＲ受信ダイオードの照射（Blender）がデー
タ転送の間は生じえないように構成されている。
【００１９】連続して踏んでいる間、周期の接続時間
は、ごくわずかしか変動せず、またクランクの角速度
は、システムの慣性のため、ほぼ一定になっているの
で、測定点の位置の誤差はわずかである。踏込みの中断
は、周期の接続が一定でなくなることによって確実に認
識される。左側と右側のペダル測定装置を１８０°ずら
せたことによって、データ伝送の時間的分離が得られる
ため、データ受信部は、只１つのチャンネルないし増幅
器２０しか必要としない。評価装置、マイクロコントロ
ーラ又はＰＣによって表示のための更に別の計算がなさ
れる。
【００２０】回転角ｂについての測定値は、クランクに
対して正規化された座標系に換算され、更に、位置発生
器の位置を勘案して、ドライバーに対し静止された座標
系に換算される。
【００２１】マイクロコントローラによって、力の測定
値及び角速度から、補助的に、効率及び熱量の消費量を
算出することができる。評価ユニットは、ＲＡＭ及びＥ
ＥＰＲＯＭを備えており、力の推移を記憶させることが
できる。２つの力の推移の差を計算し表示することがで
きる。これにより、全ての一定の力（例えば足の重量に
よる力）を消去する。これにより、足踏みの手法によっ
て生じた力のみを表示しうるため、有利となる。
【００２２】ＩＲダイオードによって伝送する代りに、
踏込み軸受のコイルによって、又は高周波の搬送周波数
によって直接に、走者の受信部にデータを伝送するよう
にしてもよい。
【００２３】踏込み周期の信号発生器は、対応するリー
ドスイッチ及びマグネットとして構成しても良い。
【００２４】本発明は、以上説明した実施態様による使
用には限定されず、全ての種類のクランク駆動機構に適
用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、踏込み情報系を組込み状態において示
すと共に、左側及び右側に力測定装置を備えたペダル１
２、作用する力Ｆ、クランク１０に対する接線方向成分
Ｆｔ及び直交方向成分Ｆｎ、位置発生器−測定データ受
信ユニット９に対するクランク角ａ、並びに、走者の視
野中の表示ユニットへのデータ導線２４を示す。
【図２】図２は、ペダル軸固定部１とペダル軸受２７と
の間において、ペダル軸１１に回転対称に取付けられた
伸び測定半ブリッジ１，２，３，４を示す。図２は、更
に、クランクについての伸び測定半ブリッジ１，３の間
の角度ｂ、測定ブリッジのすぐ近くに配された導電性は
く片１９への信号増幅及び信号変換のためのシリコンチ
ップ５、保護層２８、ペダル本体１２、接地端子、給与
電圧、位置発生器信号入力及びデータ信号出力を示す。
【図３】図３は、左側及び右側のペダル側、データ受信
部７、データ処理ユニット２５、ディスプレイ２２並び
にクランク１０、ペダル軸１１及びハウジング１３のた
めの、伸び測定半ブリッジ１，２，３，４，ＩＲ送出器
１５，１７及び受信ダイオード１４，１６によって取得
された電気信号を評価するためのフローを示す。
【図４】図４は、ＩＲデータ受信ダイオード１４及び位
置送信ダイオード１５を備えた自転車フレームの位置発
生器−データ受信ユニット９と、ＩＲデータ送出ダイオ
ード１７及びクランク１０に配された位置受信ダイオー
ド１６、データ伝送の可能なクランクの角度範囲ｆ並び
に位置信号が伝送される角度範囲ｇを示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 競技用自転車の周期的な踏込み運動の間
    クランクに加わる力の推移を認識する装置であって、ペ
    ダル軸自身は、力測定要素として構成され、力測定要素
    によって供給された信号が増幅されてデジタル化され、
    所属するクランク角は、角度発生器もしくは時間測定を
    介して認識され、デジタル測定値が、計算評価−表示装
    置に無線伝送されるようにしたものにおいて、 力作用点（軸受）と軸結合部（固定ねじ）との間におい
    てペダル軸に加わるせん断変形が、ペダル軸と直交する
    ２つの方向、好ましくは互に直交する該方向において、
    伸び測定片によって測定され、 軸に関する力の角度をそれからベクトル計算によって算
    出すると共に、この角度によって、取付けによるクラン
    ク軸及びクランクに対する力の方向を規定し、 位置発生器についての時間測定又は角度発生器を介して
    規定されるクランク角によって、走者に結合された座標
    系に対するペダルへの力の角度を計算することを特徴と
    する認識装置。
JP7239829A 1994-09-19 1995-09-19 自転車の周期的な踏込み運動の間クランクに加わる力の推移を認識する装置 Pending JPH08145824A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE9415162U DE9415162U1 (de) 1994-09-19 1994-09-19 Elektronisches Gerät zur Tretkraftbestimmung
DE29507357U DE29507357U1 (de) 1995-04-05 1995-04-05 Vorrichtung zur Erfassung und Anzeige des Tretkraftverlaufs an einem Fahrrad
DE9415162.8 1995-04-05
DE29507357.8 1995-04-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08145824A true JPH08145824A (ja) 1996-06-07

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ID=25962459

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