專利名稱：自行車力感測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及自行車力感測裝置。更具體地，本發(fā)明涉及用于感測施加至曲柄軸的踏蹬力的自行車力感測裝置。
背景技術(shù)：
自行車有時(shí)裝備有用于檢測作用在自行車曲柄軸上的力的力傳感器。例如，在第7，516，677號(hào)美國專利(轉(zhuǎn)讓給株式會(huì)社島野)中，在曲柄軸上設(shè)置有圓柱形扭矩檢測套筒構(gòu)件(力傳感器單元)，用于檢測施加至曲柄軸的轉(zhuǎn)矩。第1，361，822號(hào)歐洲專利公開中公開了用于檢測作用在自行車曲柄軸上的力的力傳感器的另一個(gè)示例。在此專利公開中，傳感器定位于底部托架管的徑向內(nèi)表面和圍繞曲柄軸軸承之一的環(huán)形構(gòu)件的徑向延伸的外表面之間。在這些設(shè)置方式中，應(yīng)變傳感器必須定向在規(guī)定的取向上，以準(zhǔn)確地測量作用在自行車曲柄軸上的力。由此，在這些設(shè)置方式中，主體通過螺栓固定至適配器，然后使用者將 適配器固定至自行車底部托架，并在適配器已固定至自行車底部托架后調(diào)整主體的取向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種自行車力感測裝置，其容易安裝而不要求自行車力感測裝置的特定取向。前述的目的基本可以通過提供基本包括接附構(gòu)件、平移檢測結(jié)構(gòu)和取向檢測器的自行車力感測裝置而獲得。該接附構(gòu)件構(gòu)造為安裝至自行車底部托架掛架，并且構(gòu)造為接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸。該平移檢測結(jié)構(gòu)聯(lián)接至接附構(gòu)件，使得該平移檢測結(jié)構(gòu)感測接附構(gòu)件上在第一應(yīng)變測量方向上和在與第一應(yīng)變測量方向不平行的第二應(yīng)變測量方向上的應(yīng)變。該取向檢測器聯(lián)接至接附構(gòu)件，使得該取向檢測器檢測接附構(gòu)件的取向。從結(jié)合附圖公開了優(yōu)選實(shí)施例的下文的詳細(xì)說明中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解本發(fā)明的這些和其他目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。


現(xiàn)參考形成本原始公開的一部分的附圖圖I是自行車的側(cè)視圖，示出了具有裝備有根據(jù)第一實(shí)施例的自行車力感測裝置的底部托架管的車架；圖2是沿圖I中的剖面線2-2的自行車的底部托架管的截面圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的安裝在底部托架上的自行車力感測裝置；圖3是前曲柄組件的選定的部分和根據(jù)第一實(shí)施例的自行車力感測裝置相對于底部托架掛架的分解透視圖；圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的自行車力感測裝置的側(cè)視圖，其中移除了覆蓋件顯示，并且通信單元和控制單元顯示為簡化的框圖；圖5是根據(jù)第一實(shí)施例的主體和適配器構(gòu)件的分解透視圖6是根據(jù)第二實(shí)施例的主體和適配器構(gòu)件的分解透視圖；圖7是根據(jù)可替換的構(gòu)造的主體的側(cè)視圖；圖8是根據(jù)另一個(gè)可替換的構(gòu)造的主體的側(cè)視圖；圖9是主體的側(cè)視圖，其中平移傳感器由一對應(yīng)變計(jì)形成；圖10是裝備有任何實(shí)施例的自行車力感測裝置的自行車的圖解圖，該自行車在水平地面上處于直立(垂直地取向)的騎乘位置，并且該圖示出了取向檢測器的取向方向；圖11是裝備有任何實(shí)施例的自行車力感測裝置的自行車的圖解圖，該自行車在水平地面上和向上傾斜的地面上都處于直立(垂直地取向)的騎乘位置，以示出取向檢測器相對于自行車車架的取向方向的比較；以及圖12是裝備有任何實(shí)施例的自行車力感測裝置的自行車的圖解圖，該自行車在 水平地面上和向下傾斜的地面上都處于直立(垂直地取向)的騎乘位置，以示出取向檢測器相對于自行車車架的取向方向的比較。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將參考附圖解釋本發(fā)明的選定的實(shí)施例。從本公開中本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠了解，所提供的本發(fā)明的實(shí)施例的以下說明僅僅是示例性的，并且無意于對由所附的權(quán)利要求及其等同方式所限定的本發(fā)明進(jìn)行限制。首先參考圖I至3，圖示了具有裝備有根據(jù)第一實(shí)施例的自行車力感測裝置14(在圖2和圖3中示出)的曲柄軸組件12的自行車10。如圖2和3所示，該力感測裝置14構(gòu)造為在騎自行車的人(未示出)在一對自行車踏板18 (在圖I中示出)上施加力時(shí)感測由騎自行車的人經(jīng)由一對曲柄臂20和22施加在曲柄軸組件12的曲柄軸16 (在圖2中示出)上的力。該自行車踏板18包括常規(guī)的約束裝置，該約束裝置構(gòu)造為以常規(guī)的方式可釋放地保持自行車鞋(未示出)上的防滑釘。具體地，當(dāng)匹配的自行車鞋由自行車踏板18保持時(shí)，由騎自行車的人(未示出)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)功率在向下騎行運(yùn)動(dòng)和向上騎行運(yùn)動(dòng)的過程中都從自行車鞋傳輸至自行車踏板18。如圖2和3中所示，曲柄軸組件12安裝至自行車10的自行車車架24。特別地，該曲柄軸組件12安裝至車架24的底部托架掛架26。該底部托架掛架26構(gòu)造為將曲柄軸16接收在其中，以可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸16。如圖2所示，該曲柄軸16是中空的圓柱形構(gòu)件，其可旋轉(zhuǎn)地安裝以延伸通過底部托架掛架26。右曲柄20固定至曲柄軸16的右端部，同時(shí)左曲柄22可拆卸地固定至曲柄軸16的左端部。該曲柄軸16構(gòu)造為繞延伸經(jīng)過該曲柄軸16的中心的旋轉(zhuǎn)軸線A旋轉(zhuǎn)。由此，旋轉(zhuǎn)軸線A也是曲柄軸16和底部托架掛架26的中心軸線。盡管曲柄軸16圖示為中空的圓柱形構(gòu)件，但是該曲柄軸16并不限于中空的圓柱形構(gòu)件。例如，該曲柄軸是實(shí)心桿并且曲柄臂通過螺栓固定至該曲柄軸也是可接受的。車架24可以由焊接在一起的金屬管區(qū)段制成，或者可替換地，可以由復(fù)合材料制成，使得車架24的管通過樹脂和/或碳纖維材料相互固定。因?yàn)樵撥嚰?4是自行車10的常規(guī)特征，為簡潔起見，除了底部托架掛架26外，該車架24的進(jìn)一步說明予以省略。底部托架掛架26是具有開口端部的中空的管狀元件。該底部托架掛架26有時(shí)稱為底部托架管。該底部托架掛架26構(gòu)造為以相對常規(guī)的方式支撐曲柄軸16和與曲柄軸16相關(guān)聯(lián)的元件。優(yōu)選地，該底部托架掛架26的每個(gè)開口端部包括支撐力感測裝置14的機(jī)加工內(nèi)螺紋，其支撐方式將在下文較詳細(xì)說明?？商鎿Q地，該底部托架掛架26的每個(gè)開口端部都可以構(gòu)造為不具有機(jī)加工螺紋，以經(jīng)由壓配合的設(shè)置方式接收曲柄軸支撐元件?，F(xiàn)具體結(jié)合圖4至8給出對自行車力感測裝置14的說明。使用圖示的實(shí)施例的自行車力感測裝置14，在該力感測裝置14固定至自行車車架24后，使用者不需要將該自行車力感測裝置14調(diào)整至任何規(guī)定的取向。相反，如下文所討論的，不管自行車力感測裝置14相對于車架24的底部托架掛架26的取向如何，該自行車力感測裝置14都可以容易地校準(zhǔn)。如圖3和5中最佳地示出，該自行車力感測裝置14基本包括接附構(gòu)件30、平移檢測結(jié)構(gòu)32和取向檢測器34。該接附構(gòu)件30構(gòu)造為不可移動(dòng)地安裝至底部托架掛架26。在圖示的此第一實(shí)施例中，接附構(gòu)件30是包括主體36和適配器38的兩件結(jié)構(gòu)。主體36牢固地固定至適配器38，使得主體36和適配器38形成一體的單元。在圖示的此第一實(shí)施例中，接附構(gòu)件30還設(shè)置有壓配合至主體36中的第一軸承單元40。如圖3中所示，底部托架掛架26還設(shè)置有第二軸承單元42，使得該底部托架掛架 26構(gòu)造為接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸16。該第二軸承單元42通過適配器44牢固地固定至底部托架掛架26。在圖示的第一實(shí)施例中，適配器44設(shè)置有外螺紋44a，用于將第二軸承單元42牢固地固定至底部托架掛架26。該第二軸承單元42壓配合至適配器44中。在圖示的第一實(shí)施例中，接附構(gòu)件30的適配器38構(gòu)成構(gòu)造為接附至自行車底部托架掛架26的第一部分，而主體36構(gòu)成具有接附至其上的平移檢測結(jié)構(gòu)32的第二部分。如圖2中最佳地示出，主體36 (例如第二部分)構(gòu)造為設(shè)置在自行車底部托架掛架26的外偵U。如圖2中最佳地示出，主體36還支撐第一軸承單元40，使得第一軸承單元40設(shè)置在自行車底部托架掛架26的外側(cè)。然而，根據(jù)需要和/或期望將主體36構(gòu)造為使得第一軸承單元40設(shè)置在自行車底部托架掛架26的內(nèi)側(cè)也是可接受的。在圖示的第一實(shí)施例中，主體36和適配器38通過黏合和/或壓配和固定在一起?？商鎿Q地，可以通過將兩個(gè)部件焊接或螺栓連接在一起而將主體36接附至適配器38。如果需要和/或期望，還可以將主體36和適配器38制成整塊的、單體的構(gòu)件。在任何情況下，主體36都將平移檢測結(jié)構(gòu)32和取向檢測器34支撐在適配器38和第一軸承單元40上。如上文所提到的，適配器38構(gòu)造為牢固地固定至底部托架掛架26上。在圖示的第一實(shí)施例中，適配器38設(shè)置有具有外螺紋的管狀安裝部分38a，用于將自行車力感測裝置14牢固地固定至底部托架掛架26。可替換地，適配器38可以通過壓配合的設(shè)置方式等接附至底部托架掛架26。適配器38還包括從管狀安裝部分38a徑向延伸的環(huán)形法蘭38b。該環(huán)形法蘭38b具有凹進(jìn)區(qū)域38c，用于將主體36接收至其中。適配器38在相對于旋轉(zhuǎn)軸線A的徑向方向上并在平行于旋轉(zhuǎn)軸線A的方向上支撐主體36。如圖2中所示，適配器38安裝至底部托架掛架26，使得曲柄軸16延伸通過適配器38的曲柄軸接收開口 38d，并且使得適配器38的環(huán)形法蘭38b和主體36都位于底部托架掛架26的外側(cè)。由此，力感測裝置14主要位于底部托架掛架26和曲柄臂20之間。優(yōu)選地，適配器38由諸如鋼、鋁、鈦或具有合適的剛度和強(qiáng)度的適合的合金的金屬材料制成。在圖示的第一實(shí)施例中，主體36具有限定軸承接收開口的內(nèi)部部分36a，第一軸承單元40通過壓配合的設(shè)置方式保持在該軸承接收開口中。優(yōu)選地，主體36由諸如鋼、鋁、鈦或具有合適的剛度和強(qiáng)度的適合的合金的金屬材料制成。主體36的厚度和總體尺寸由將作用在曲柄軸16上的預(yù)期力、所使用的材料以及要裝備力感測裝置14的自行車的大小和類型來確定。如圖2所示，主體36進(jìn)一步包括疊置在適配器38的環(huán)形法蘭38b上并與其接觸的外部部分36b，以及接收第一軸承單元40的軸承接收開口 36c。第一軸承單元40壓配合至軸承接收開口 36c中，使得第一軸承單元40的外圈固定至主體36而第一軸承單元40的內(nèi)圈與曲柄軸16—起轉(zhuǎn)動(dòng)。平移檢測結(jié)構(gòu)32設(shè)置在內(nèi)部部分36a和外部部分36b之間的中間區(qū)域中，用于檢測由于曲柄軸16旋轉(zhuǎn)而出現(xiàn)在主體36中的應(yīng)變。在圖示的此第一實(shí)施例中，主體36的內(nèi)部部分36a和外部部分36b之間的中間區(qū)域是不具有任何貫通開口的平坦體類型。然而,主體36可以構(gòu)造為橋體類型，其中主體36的內(nèi)部部分36a和外部部分36b之間的中間區(qū)域設(shè)置有貫通開口。通過將主體36構(gòu)造為橋體類型，導(dǎo)致主體36對轉(zhuǎn)矩輸入敏感，因?yàn)闃蝮w類型與平坦體類型相比較容易改變其形狀。如圖4中所示，自行車力感測裝置14還包括通過電線48電連接至平移檢測結(jié)構(gòu)32和取向檢測器34的通信單元46，用于接收來自平移檢測結(jié)構(gòu)32和取向檢測器34的電信號(hào)。換句話說，通信單元46可操作地耦合至平移檢測結(jié)構(gòu)32和取向檢測器34，使得由通 信單元46接收來自平移檢測結(jié)構(gòu)32和取向檢測器34的信號(hào)。在此第一實(shí)施例中，該通信單元46是與接附構(gòu)件30分開的。然而，如果需要和/或期望，通信單元46可以支撐在接附構(gòu)件30上。通信單元46包括接收來自平移檢測結(jié)構(gòu)32的信號(hào)的計(jì)算電路，用于計(jì)算由于施加至曲柄軸16的踏蹬力而施加至主體36的應(yīng)變。通信單元46的計(jì)算電路還接收來自取向檢測器34的信號(hào)，用于確定平移檢測結(jié)構(gòu)32的應(yīng)變測量方向。優(yōu)選地，通信單元46具有開關(guān)46a (例如按鍵)，用于基于來自取向檢測器34的信號(hào)通過計(jì)算電路初始化平移檢測結(jié)構(gòu)32的設(shè)置。并且，可選地，通信單元46具有通知裝置46b (例如諸如燈的可視通知裝置或諸如揚(yáng)聲器的可聽通知裝置)，用于在平移檢測結(jié)構(gòu)32的設(shè)置過程中的設(shè)置操作已完成時(shí)通知使用者。開關(guān)46a和通知裝置46b可以設(shè)置在通信單元46上或在自行車10的一些其他部分上。如圖4中所示，自行車10進(jìn)一步包括(除其他之外)控制單元50和電池52。該控制單元50接附至諸如手把的車架24的前部區(qū)段?？刂茊卧?0根據(jù)需要和/或期望接收信號(hào)和/或控制自行車10的各種部件。例如，控制單元50可以經(jīng)由通信單元46接收來自踏頻傳感器的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)數(shù)據(jù)、來自檔位傳感器的檔位數(shù)據(jù)和來自平移檢測結(jié)構(gòu)32的力數(shù)據(jù)。使用此數(shù)據(jù)，控制單元50能夠控制自動(dòng)換擋系統(tǒng)。力感測裝置14可操作地連接至控制單元50和電池52。如下文將提到的，控制單元50可以配置為使用由力感測裝置14提供的應(yīng)變測量信號(hào)確定施加至曲柄軸16的轉(zhuǎn)矩，或者通信單元46可以使用由力感測裝置14提供的應(yīng)變測量信號(hào)確定施加至曲柄軸16的轉(zhuǎn)矩，并隨后將計(jì)算結(jié)果傳遞至控制單元50。該計(jì)算可以以任何期望的方式進(jìn)行。例如，以與第2010/0282001號(hào)美國專利公開相同的方式，由力感測裝置14提供的應(yīng)變測量信號(hào)可以用于確定施加至曲柄軸16的轉(zhuǎn)矩。例如，通信單元46或控制單元50可以使用以下公式計(jì)算功率P = Fe Vc其中Vc是鏈條速度
Vc = co Gr其中CO是旋轉(zhuǎn)速度(基于來自踏頻傳感器的信號(hào)計(jì)算)Gr是有效鏈環(huán)的半徑(基于來自檔位傳感器的信號(hào))控制單元50可以使用以下公式計(jì)算(每次旋轉(zhuǎn)的)平均轉(zhuǎn)矩T T = co / P如圖4中所示，控制單元50基本上包括顯示器54、微處理器56和信號(hào)接收單元58。盡管在圖I中圖示出顯示器54、微處理器56和信號(hào)接收單元58設(shè)置在自行車10的手 把上的單個(gè)殼體中，根據(jù)需要和/或期望，這些部件可以是分開的并安裝在自行車10的不同位置處。在第一實(shí)施例中，電池52經(jīng)由通信單元46將電功率供給至平移檢測結(jié)構(gòu)32和取向檢測器34。在第一實(shí)施例中，該電池52還將電功率供給至控制單元50。根據(jù)本公開，顯然根據(jù)需要和/或期望，可以使用其他功率源將必要的電功率供給至各種部件。在第一實(shí)施例中，通信單元46和控制單元50是分開的構(gòu)件，其中數(shù)據(jù)從通信單元46傳遞至控制單元50，用于向騎車者顯示和/或用于在自動(dòng)換擋系統(tǒng)中或其他自行車系統(tǒng)中使用。然而，根據(jù)需要和/或期望，通信單元46和控制單元50可以集成至單個(gè)單元中。此外，盡管圖示出通信單元46包括計(jì)算電路，根據(jù)本公開，顯然通信單元46可以經(jīng)由無線通信或線纜將來自平移檢測結(jié)構(gòu)32的信號(hào)轉(zhuǎn)移至控制單元50 (例如碼表或控制器)，使得由控制單元50進(jìn)行其中一些或所有計(jì)算。換句話說，信號(hào)接收單元58可以為通過電纜電連接至通信單元46的I/O接口，和/或該信號(hào)接收單元58可以為無線接收器。如圖4中所示，平移檢測結(jié)構(gòu)32聯(lián)接至接附構(gòu)件30，使得平移檢測結(jié)構(gòu)32感測接附構(gòu)件30上在第一應(yīng)變測量方向Dl上以及在與第一應(yīng)變測量方向Dl不平行的第二應(yīng)變測量方向D2上的應(yīng)變。在圖示的第一實(shí)施例中，平移檢測結(jié)構(gòu)32包括第一平移傳感器61和第二平移傳感器62。該第一平移傳感器61感測接附構(gòu)件30上在第一應(yīng)變測量方向Dl上的應(yīng)變。該第二平移傳感器62感測接附構(gòu)件30上在第二應(yīng)變測量方向D2上的應(yīng)變。在圖示的第一實(shí)施例中，第一平移傳感器61和第二平移傳感器62是相互間隔開的單獨(dú)的傳感器。在圖示的第一實(shí)施例中，例如，第一平移傳感器61和第二平移傳感器62是應(yīng)變計(jì)或半導(dǎo)體傳感器，或其結(jié)合。半導(dǎo)體傳感器具有形成用于感測兩個(gè)應(yīng)變測量方向的橋接電路的四個(gè)應(yīng)變測量元件。因?yàn)榘雽?dǎo)體傳感器可以感測兩個(gè)應(yīng)變測量方向，所以可以省略第一平移傳感器61和第二平移傳感器62中的一個(gè)以減少成本。為減少制造自行車力感測裝置14的總體成本，優(yōu)選地，第一平移傳感器61和第二平移傳感器62各自分別僅包括單個(gè)的應(yīng)變測量元件。然而，為了改善的性能和功能，優(yōu)選地，第一平移傳感器61和第二平移傳感器62各自分別包括至少兩個(gè)應(yīng)變測量元件。主體36中的第一應(yīng)變測量方向Dl上的應(yīng)變與第一應(yīng)變測量方向Dl上的踏蹬力成比例。主體36中的第二應(yīng)變測量方向D2上的應(yīng)變與第二應(yīng)變測量方向D2上的踏蹬力成比例。通過感測主體36中在第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2上的應(yīng)變，力感測裝置14可以將第一平移傳感器61和第二平移傳感器62的結(jié)果合并，以獲得踏蹬力和踏蹬方向的信息。由平移傳感器61和62檢測的應(yīng)變和踏蹬力之間的關(guān)系是預(yù)先確定的。如圖4中所示，例如，第一平移傳感器61和第二平移傳感器62相對于接附構(gòu)件30設(shè)置為使得第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2大致(即，在十度之內(nèi))相互垂直。在第一實(shí)施例中，第一平移傳感器61和第二平移傳感器62安裝在主體36面向自行車10的底部托架掛架26的內(nèi)側(cè)上。盡管在第一實(shí)施例中第一平移傳感器61和第二平移傳感器62設(shè)置在主體36和適配器38之間,第一平移傳感器61和第二平移傳感器62中的一個(gè)或兩個(gè)可以設(shè)置在主體36的外側(cè)以背離適配器38。該第一平移傳感器61和第二平移傳感器62各自使用樹脂保持在主體36的凹進(jìn)部中，以提供防水密封。當(dāng)?shù)谝缓偷诙揭苽鞲衅髟O(shè)置在適配器38的相反側(cè)時(shí)，它們由覆蓋構(gòu)件覆蓋。第一平移傳感器61和第二平移傳感器62相對于接附構(gòu)件30設(shè)置為使得第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2通過曲柄軸16的旋轉(zhuǎn)軸線A。優(yōu)選地，第一平移傳感器61和第二平移傳感器62相對于接附構(gòu)件30設(shè)置為使得第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2中的至少一個(gè)位于單個(gè)的預(yù)先確定的平面P (圖2)中，該單個(gè)的預(yù)先確定的平面P相對于接附構(gòu)件30的曲柄軸接收開口的旋轉(zhuǎn)軸線A大致垂直地設(shè)置。平移檢測結(jié)構(gòu)32不限于圖4中所示出的特別設(shè)置方式。第一平移傳感器61和第 二平移傳感器62可以相對于接附構(gòu)件30設(shè)置為使得第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測 量方向D2從曲柄軸16的旋轉(zhuǎn)軸線A偏移。盡管第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2優(yōu)選地以90°角度設(shè)置，第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2之間的角度不限于90°或大致90°。第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2之間的角度可以為允許第一平移傳感器61和第二平移傳感器62的結(jié)果用于獲得施加至曲柄軸16的踏蹬力和踏蹬方向的信息的任何角度。并且第一平移傳感器61和第二平移傳感器62可以安裝在主體的相反側(cè)上，使得第一應(yīng)變測量方向Dl位于相對于旋轉(zhuǎn)軸線A大致垂直地設(shè)置的第一預(yù)先確定的平面中，并且第二應(yīng)變測量方向D2位于相對于旋轉(zhuǎn)軸線A大致垂直地設(shè)置的第二預(yù)先確定的平面中。平移檢測結(jié)構(gòu)32相對于接附構(gòu)件30設(shè)置為使得第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2沿相對于曲柄軸16的旋轉(zhuǎn)軸線A不垂直地(最大呈15度角)設(shè)置的預(yù)先確定的平面延伸。取向檢測器34聯(lián)接至接附構(gòu)件30，使得取向檢測器34檢測接附構(gòu)件30相對于自行車車架24的取向。在圖示的實(shí)施例中，取向檢測器34包括加速度傳感器。然而，可以使用其他類型的取向檢測器。該取向檢測器34檢測預(yù)先確定的(重力)方向。取向檢測器34以及第一平移傳感器61和第二平移傳感器62的位置是相對于主體36預(yù)先確定的。由此，基于取向檢測器34的位置的檢測結(jié)果，可以容易地相對于自行車車架24確定第一平移傳感器61和第二平移傳感器62的第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2。換句話說，自行車力感測裝置14可以容易地接附至自行車車架24的底部托架掛架26，因?yàn)槭褂谜卟槐仃P(guān)心第一平移傳感器61和第二平移傳感器62相對于自行車車架24的取向。相反，使用者可以將自行車力感測裝置14以任何取向接附至自行車車架24的底部托架掛架26，因?yàn)榈谝黄揭苽鞲衅?1和第二平移傳感器62相對于自行車車架24的取向可以用取向檢測器34確定?？蛇x地，第一防塵密封件或覆蓋件70設(shè)置用于覆蓋第一軸承單元40，并且第二防塵密封件或覆蓋件72設(shè)置用于覆蓋第二軸承單元42。因?yàn)槿∠驒z測器34以及第一平移傳感器61和第二平移傳感器62定位在主體36和適配器38之間，所以不必為取向檢測器34以及第一平移傳感器61和第二平移傳感器62設(shè)置覆蓋件。然而，如果取向檢測器34以及第一平移傳感器61和第二平移傳感器62安裝在主體36的外表面上，則根據(jù)需要和/或期望，第一防塵密封件或覆蓋件70可以構(gòu)造為也覆蓋取向檢測器34以及第一平移傳感器61和第二平移傳感器62?？商鎿Q地，可以設(shè)置分開的覆蓋件，用于覆蓋取向檢測器34以及第一平移傳感器61和第二平移傳感器62。根據(jù)需要和/或期望，防塵管74也可選地設(shè)置在適配器38和44之間，以在底部托架掛架26中形成密封。如圖6中所示，圖示了根據(jù)第二實(shí)施例的力感測裝置。第二實(shí)施例的此力感測裝置除了使用經(jīng)修改的主體136外與上文所討論的力感測裝置14相同，其具有支撐在該經(jīng)修改的主體136上的通信單兀146和電池152。該經(jīng)修改的主體136與第一實(shí)施例的適配器38 一起使用。經(jīng)修改的主體136是橋體類型，其中經(jīng)修改的主體136的內(nèi)部部分和外部部分之間的中間區(qū)域設(shè)置有弧形貫通開口 137。通過將經(jīng)修改的主體136構(gòu)造為橋體類型，該主體136可以將通信單元146和電池152容納在貫通開口 137中。主體136通過壓配合固定地安裝至適配器38。并且，在此第二實(shí)施例中，通信單元146包括與控制單元50的接收 單元58無線通信的無線發(fā)射器146a。與第一實(shí)施例類似，主體136包括取向檢測器134、第一平移傳感器161和第二平移傳感器162。該取向檢測器134、第一平移傳感器161和第二平移傳感器162通過線纜(未示出)電連接至通信單元146，并且與第一實(shí)施例的取向檢測器34、第一平移傳感器61和第二平移傳感器62分別相同。如圖7和8中所示，圖示了用于與第一實(shí)施例的適配器一起使用的兩個(gè)可替換的主體236和336。換句話說，主體236和336用于代替自行車力感測裝置14上的主體36。該主體236和336是壓配合至適配器38中的橋體類型。由此，主體236和336分別具有弧形貫通開口 237和337。類似于圖6的貫通開口 137，這些貫通開口 237和337可以容納通信單元146和電池152。類似于第一實(shí)施例，主體236和336包括取向檢測器234或334、第一平移傳感器261或361和第二平移傳感器262或362。該取向檢測器234和334、第一平移傳感器261和361以及第二平移傳感器262和362通過線纜(未示出)電連接至通信單元146，并且除了其檢測取向Dl和D2如圖示地改變，其分別與第一實(shí)施例的取向檢測器34以及第一平移傳感器61和第二平移傳感器62相同。在圖8中，第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2沿相對于旋轉(zhuǎn)軸線A不垂直地(最大呈15度角)設(shè)置的預(yù)先確定的平面延伸。現(xiàn)參考圖9，圖示出主體436的一部分包括檢測兩個(gè)應(yīng)變方向的單個(gè)平移傳感器461。該平移傳感器461包括第一應(yīng)變測量元件461a和第二應(yīng)變測量元件461b。該第一應(yīng)變測量元件461a和第二應(yīng)變測量元件461b優(yōu)選地除了其取向外相互相同。優(yōu)選地，該第一應(yīng)變測量元件461a和第二應(yīng)變測量元件461b設(shè)置為交疊并相對于與旋轉(zhuǎn)軸線A重合的平面R以四十五度角度延伸。如果需要和/或期望，該平移傳感器461可以用于替代前面的實(shí)施例中的平移傳感器61、62、161、162、261、262、361和362中的一個(gè)或多個(gè)。主體436是壓配合至適配器38中的橋體類型。由此，主體436具有弧形貫通開口 437。與圖6的貫通開口 137類似，這些貫通開口 437可以容納通信單元146和電池152。每個(gè)平移傳感器461都通過線纜448電連接至通信單元146。圖9中所圖示的平移傳感器461在第2010/0282001號(hào)美國專利公開中有更詳細(xì)的討論。第一應(yīng)變測量元件461a和第二應(yīng)變測量元件461b是有時(shí)稱為箔式應(yīng)變計(jì)的常規(guī)應(yīng)變計(jì)，其使用適用于應(yīng)變計(jì)的常規(guī)黏合劑固定至期望的表面。然而，從本文的附圖和說明書中應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)需要和/或期望，各種應(yīng)變測量裝置中的任何一個(gè)都可以使用。具體地，第一應(yīng)變測量元件461a和第二應(yīng)變測量元件461b可以由其他類型的應(yīng)變測量裝置替代。從本文的附圖和說明書中應(yīng)當(dāng)理解，如果連接至平移傳感器461的檢測電路由微計(jì)算機(jī)選擇性地改變，也可以由平移傳感器461檢測兩個(gè)方向上的應(yīng)變?，F(xiàn)參考圖10至12，現(xiàn)將討論自行車力感測裝置14的設(shè)置。在自行車力感測裝置14接附至自行車車架24的自行車底部托架掛架26之后，使用者操作開關(guān)46a (例如電源開關(guān)、調(diào)節(jié)開關(guān)或模式開關(guān))以初始化通信單元46的計(jì)算電路。然后，通信單元46的計(jì)算電路從取向檢測器34的信號(hào)計(jì)算取向檢測器34 (例如加速度傳感器)相對于垂直方向V的角度。在計(jì)算取向檢測器34相對于垂直方向V的角度之后，該計(jì)算電路通過使用通知裝置46b告知使用者該計(jì)算已結(jié)束。如果在設(shè)置過程中自行車10在水平表面或水平地面上，則由取向檢測器34所檢測的相對于垂直方向V的檢測得的角度可以直接用于確定第一平移傳感器61和第二平移傳感器62相對于自行車車架24的取向。然而，如果自行車10在傾斜表面或不水平地面上，則通信單元46的計(jì)算電路將不能正確地確定取向檢測器34相對于垂直方向V的角度。相反，通信單元46的計(jì)算電路將根據(jù)自行車10相對于垂直方向V 的取向計(jì)算出取向檢測器34 (例如加速度傳感器)的不同的角度。換句話說，如圖11中所示，如果自行車10處于相對于垂直方向V的向上傾斜位置，則將從取向檢測器34的信號(hào)獲得相對垂直方向VI。然而，如圖12中所示，如果自行車10處于相對于垂直方向V的向下傾斜位置，則將從取向檢測器34的信號(hào)獲得相對垂直方向V2。因此，在確定取向檢測器34相對于自行車車架24的取向時(shí)有必要為不水平地面進(jìn)行補(bǔ)償。如圖11的左部分所示，使用者可以通過首先在自行車10指向第一方向時(shí)進(jìn)行計(jì)算而對不水平地面進(jìn)行補(bǔ)償。換句話說，使用者操作開關(guān)46a以初始化通信單元46的計(jì)算電路。然后該通信單元46的計(jì)算電路從取向檢測器34的信號(hào)計(jì)算取向檢測器34相對于垂直方向Vl的角度。在計(jì)算取向檢測器34相對于垂直方向Vl的第一角度后，計(jì)算電路通過使用通知裝置46b告知使用者該計(jì)算已結(jié)束?，F(xiàn)在，如圖12的左部分所示，使用者將地面上的自行車10換位(轉(zhuǎn)動(dòng)180度)以指向相反方向。使用者操作開關(guān)46a以初始化通信單元46的計(jì)算電路，以進(jìn)行第二計(jì)算。以此方式，通信單元46的計(jì)算電路獲得取向檢測器34相對于相對垂直方向Vl和V2的兩個(gè)角度。然后，通信單元46的計(jì)算電路計(jì)算第一結(jié)果和第二結(jié)果的平均值。在獲得該平均值后，計(jì)算電路通過使用通知裝置46b告知使用者計(jì)算已結(jié)束。通過使用兩個(gè)相對垂直方向Vl和V2，該通信單元46的計(jì)算電路可以確定當(dāng)自行車10在水平地面上時(shí)取向檢測器34相對于垂直方向V的角度。因?yàn)榈谝黄揭苽鞲衅?1和第二平移傳感器62的相對位置相對于取向檢測器34是固定的，所以通信單元46的計(jì)算電路可以容易地計(jì)算第一平移傳感器61和第二平移傳感器62相對于自行車車架24的角度。盡管僅選定的實(shí)施例被選擇用于圖示本發(fā)明，從本公開中本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠了解，在不脫離由所附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍的基礎(chǔ)上可以對本文進(jìn)行各種改變和修改。除非特別指定，示出為相互直接連接或接觸的部件可以具有設(shè)置在其之間的中間結(jié)構(gòu)。一個(gè)元件的功能可以由兩個(gè)元件來進(jìn)行，反之亦然。一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能可以在另一個(gè)實(shí)施例中采用。在特定實(shí)施例中所有優(yōu)點(diǎn)并非必須同時(shí)存在。從現(xiàn)有技術(shù)看是獨(dú)特的每個(gè)特征，無論單獨(dú)地或與其他特征相結(jié)合，也應(yīng)當(dāng)看作申請人的進(jìn)一步發(fā)明的單獨(dú)的說明，包括由這種特征所體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性和/或功能性構(gòu)思。由此，上述對根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的說明僅僅是示例性的，無意于對由所附的權(quán)利要求書及其等同方式所限定的本發(fā) 明進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種自行車力感測裝置，包括 接附構(gòu)件，其構(gòu)造為安裝至自行車底部托架掛架并且構(gòu)造為接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸； 平移檢測結(jié)構(gòu)，其聯(lián)接至所述接附構(gòu)件，使得所述平移檢測結(jié)構(gòu)感測所述接附構(gòu)件上在第一應(yīng)變測量方向上以及在與所述第一應(yīng)變測量方向不平行的第二應(yīng)變測量方向上的應(yīng)變；以及 取向檢測器，其聯(lián)接至所述接附構(gòu)件，使得所述取向檢測器檢測所述接附構(gòu)件的取向。
2.如權(quán)利要求I所述的自行車力感測裝置，其中 所述平移檢測結(jié)構(gòu)包括感測所述接附構(gòu)件上在所述第一應(yīng)變測量方向上的應(yīng)變的第一平移傳感器和感測所述接附構(gòu)件上在所述第二應(yīng)變測量方向上的應(yīng)變的第二平移傳感器，所述第一平移傳感器和所述第二平移傳感器為單獨(dú)的傳感器。
3.如權(quán)利要求I所述的自行車力感測裝置，其中 所述平移檢測結(jié)構(gòu)包括具有至少兩個(gè)應(yīng)變測量元件的單個(gè)傳感器。
4.如權(quán)利要求2所述自行車力感測裝置，其中 所述接附構(gòu)件包括構(gòu)造為接附至所述自行車底部托架掛架的第一部分和具有接附至其上的所述第一平移傳感器和所述第二平移傳感器的第二部分。
5.如權(quán)利要求4所述的自行車力感測裝置，其中 所述第二部分構(gòu)造為設(shè)置在所述自行車底部托架掛架的外側(cè)。
6.如權(quán)利要求I所述的自行車力感測裝置，其中 所述平移檢測結(jié)構(gòu)至少包括應(yīng)變計(jì)或半導(dǎo)體傳感器。
7.如權(quán)利要求2所述的自行車力感測裝置，其中 所述第一平移傳感器和所述第二平移傳感器中的每一個(gè)包括多個(gè)應(yīng)變測量元件。
8.如權(quán)利要求I所述的自行車力感測裝置，其中 所述平移檢測結(jié)構(gòu)相對于所述接附構(gòu)件設(shè)置為使得所述第一應(yīng)變測量方向和所述第二應(yīng)變測量方向相互垂直地設(shè)置。
9.如權(quán)利要求I所述的自行車力感測裝置，其中 所述平移檢測結(jié)構(gòu)相對于所述接附構(gòu)件設(shè)置為使得所述第一應(yīng)變測量方向和所述第二應(yīng)變測量方向中的至少一個(gè)沿相對于所述接附構(gòu)件的曲柄軸接收開口的中心軸線大致垂直地設(shè)置的預(yù)先確定的平面延伸。
10.如權(quán)利要求I所述的自行車力感測裝置，其中 所述平移檢測結(jié)構(gòu)相對于所述接附構(gòu)件設(shè)置為使得所述第一應(yīng)變測量方向和所述第二應(yīng)變測量方向沿相對于所述接附構(gòu)件的曲柄軸接收開口的中心軸線不垂直地設(shè)置的預(yù)先確定的平面延伸。
11.如權(quán)利要求I所述的自行車力感測裝置，其中 所述取向檢測器包括加速度傳感器。
12.如權(quán)利要求I所述的自行車力感測裝置，其進(jìn)一步包括 通信單元，其可操作地耦合至所述平移檢測結(jié)構(gòu)和所述取向檢測器，使得來自所述平移檢測結(jié)構(gòu)和所述取向檢測器的信號(hào)由所述通信單元接收。
13.如權(quán)利要求12所述的自行車力感測裝置，其中所述通信單元支撐在所述接附構(gòu)件上。
14.如權(quán)利要求12所述的自行車力感測裝置，其中所述通信單元是與所述接附構(gòu)件分開的。
15.如權(quán)利要求12所述的自行車力感測裝置，其中所述通信單元包括計(jì)算電路。
全文摘要
一種自行車力感測裝置，基本設(shè)置有接附構(gòu)件、平移檢測結(jié)構(gòu)和取向檢測器。該接附構(gòu)件構(gòu)造為安裝至自行車底部托架掛架并且構(gòu)造為接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸。該平移檢測結(jié)構(gòu)聯(lián)接至接附構(gòu)件，使得平移檢測結(jié)構(gòu)感測接附構(gòu)件上在第一應(yīng)變測量方向上以及在與第一應(yīng)變測量方向不平行的第二應(yīng)變測量方向上的應(yīng)變。取向檢測器聯(lián)接至所述接附構(gòu)件，使得該取向檢測器檢測接附構(gòu)件的取向。
文檔編號(hào)B62M6/50GK102778320SQ20121014262
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
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