專利名稱：自行車底部支架力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于自行車的力傳感器。更具體地，本發(fā)明涉及安裝在自行車底部支架(bottom bracket)外側(cè)的力傳感器，其用于計算施加到自行車踏板上的功率和施 加到曲柄軸上的扭矩中的至少一種。
背景技術(shù)：
騎自行車正在成為一種越來越流行的娛樂方式和運輸手段。而且，對于業(yè)余愛好 者和職業(yè)運動員而言，騎自行車都已成為一種非常流行的競技運動。無論自行車用于娛樂、 運輸還是競技運動，自行車產(chǎn)業(yè)都在不斷地改進自行車的各種部件。近來，自行車已經(jīng)設(shè)置 有自行車計算機(cycle computer)以便告知騎車人關(guān)于自行車的各種行駛狀況。有時自行車裝配有力傳感器(如，扭矩檢測裝置)，用于檢測作用在自行車曲柄軸 上的力。在2009年4月14日授予的美國專利No. 7，516，677 (受讓給Shimano公司)中， 在曲柄軸上設(shè)置有圓柱形扭矩檢測套管構(gòu)件(力傳感器單元)，用于檢測施加到曲柄軸上 的扭矩。在這種裝置中，一個或多個傳感器安裝至套管構(gòu)件，且套管構(gòu)件安裝在底部支架管 內(nèi)。然而，這種裝置復(fù)雜，并且為了安裝力傳感器需要完全拆卸前曲柄組件。在EP 1,361,822中，傳感器位于底部支架管的徑向內(nèi)表面與環(huán)形構(gòu)件徑向延伸 的外表面之間，該環(huán)形構(gòu)件圍繞多個曲柄軸軸承中的一個軸承。這種裝置的一個問題是傳 感器在安裝之前暴露于環(huán)形構(gòu)件的徑向延伸的外表面上，并且在將環(huán)形構(gòu)件安裝到底部支 架管的過程中傳感器可能被損壞。考慮到上述問題，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，從本公開將顯然看出，需要一種改進 的曲柄軸力傳感器裝置，該裝置能夠容易地安裝到自行車的底部支架管上。本領(lǐng)域技術(shù)人 員從本公開中可顯然看出，本發(fā)明致力于本領(lǐng)域中這樣的需要和其他需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種力傳感器組件，該力傳感器組件可容易地安裝到自 行車上并從自行車上移除。本發(fā)明的另一個目的是提供具有力傳感器的力傳感器組件，這些力傳感器被保護 在凹槽(recess)中并在安裝到自行車上之前被力傳感器組件的蓋子保護。前述目的基本可通過為自行車提供自行車底部支架力傳感器而實現(xiàn)。自行車底部 支架力傳感器包括外部部分(outer portion)、內(nèi)部部分(inner portion)、至少一個傳感 器安裝表面和應(yīng)變儀(straingauge)。內(nèi)部部分的尺寸適于接收并支撐曲柄軸軸承，該曲柄 軸軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸。上述至少一個傳感器安裝表面在外部部分和內(nèi)部部分之間延 伸，并具有固定至其上的應(yīng)變儀。當(dāng)力傳感器接合到自行車底部支架時，傳感器安裝表面沿 基本垂至于曲柄軸旋轉(zhuǎn)軸線的方向延伸。從下面詳細描述中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明的這些和其他目的、特征、 方面和優(yōu)點將變得顯而易見，下面的詳細描述結(jié)合附圖公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
附圖描述 現(xiàn)在參照構(gòu)成本原始公開一部分的附圖

圖1是自行車側(cè)視圖，其示出了具有根據(jù)本發(fā)明的底部支架管的框架；圖2是自行車的底部支架管的沿圖1中的線2-2截取的橫截面圖，其示出根據(jù)本 發(fā)明的前曲柄組件和力傳感器的細節(jié)；圖3是根據(jù)本發(fā)明的前曲柄組件的分解圖，其示出了力傳感器的細節(jié)，如適配器 構(gòu)件(adaptor member)、力傳感器的主體和蓋子；圖4是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的適配器構(gòu)件的側(cè)視圖，其中示出的是主體和蓋子 被移除的適配器構(gòu)件；圖5是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的適配器構(gòu)件的端視圖，其中示出的是主體和蓋子 被移除的適配器構(gòu)件；圖6是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的適配器構(gòu)件的橫截面視圖，其中示出的是主體和 蓋子被移除的適配器構(gòu)件；圖7是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的主體的內(nèi)端視圖，其中示出的是該主體從適配器 構(gòu)件上移除，并且示出了一對應(yīng)變儀中的一個，還示出了外環(huán)、內(nèi)環(huán)、第一結(jié)合部和第二結(jié) 合部；圖8是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的主體的側(cè)視圖，其中示出的是該主體從適配器構(gòu) 件被移除；圖9是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的主體的外端視圖，其中示出的是該主體從適配器 構(gòu)件被移除，并且蓋子被移除以暴露出一對應(yīng)變儀中的另一個；圖10是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的主體的沿圖9中線10-10截取的橫截面視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的主體的沿圖9中線11-11截取的另一橫截面視 圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的主體的放大外端視圖，其示出了該主體的第一 結(jié)合部的細節(jié)；圖13是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的外端視圖，其示出的是完全組裝的力傳感器，其 中緊固件將主體固定至適配器構(gòu)件；圖14是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的沿圖13中線14-14截取的橫截面視圖，其示出 的是完全組裝的力傳感器，其中蓋子固定于主體而主體安裝在適配器構(gòu)件中；圖15是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的沿圖13中線14-14截取的分解橫截面視圖，其 示出了適配器構(gòu)件、主體、應(yīng)變儀和蓋子；圖16是根據(jù)本發(fā)明的力傳感器主體的另一個放大的外端視圖，其示出主體第二 結(jié)合部和應(yīng)變儀布置的細節(jié)；圖17是根據(jù)本發(fā)明應(yīng)變儀的力圖，其中箭頭指示應(yīng)變檢測方向；圖18是根據(jù)本發(fā)明的彼此電通信的力傳感器、控制單元和其他自行車裝備的示 意圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的曲柄軸以及當(dāng)曲柄和曲柄軸旋轉(zhuǎn)時一個自行車曲柄的角度 位置的示意圖；圖20是示出了測量的應(yīng)變的圖表，該應(yīng)變對應(yīng)于從根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)變儀收集的數(shù)據(jù)，其中曲柄和曲柄軸處于圖19中表示的角度位置；圖21是示出了應(yīng)變的圖表，該應(yīng)變從根據(jù)本發(fā)明的兩個應(yīng)變儀中的每個應(yīng)變儀 測得，其示出了兩個應(yīng)變儀具有不同水平的應(yīng)變；以及圖22是示出了根據(jù)本發(fā)明的實際鏈條張力和計算鏈條張力的圖表，實際鏈條張 力對應(yīng)于施加到曲柄軸上的扭矩，而計算鏈條張力由來自兩個應(yīng)變儀的應(yīng)變測量值以及預(yù) 定常數(shù)來確定，從而考慮了圖21的表中所示 的滯后現(xiàn)象(hysteresis)。
具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖解釋本發(fā)明的所選實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開中可顯然看出 下面的對于本發(fā)明實施例的描述僅是為說明而提供的，而非為了限制本發(fā)明的目的，本發(fā) 明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物所限定。首先參照圖1，根據(jù)本發(fā)明第一實施例示出了一輛自行車10。如圖2和圖3所示， 自行車10包括力傳感器組件12，該力傳感器組件被構(gòu)造成當(dāng)騎車人(未示出)在一對自 行車踏板16(圖1中示出)上施加力時，其感測由騎車人施加在曲柄軸14(圖2中示出)上 的力，這對自行車踏板接合至曲柄軸14。自行車踏板16包括傳統(tǒng)的約束裝置，該約束裝置 被構(gòu)造成以傳統(tǒng)方式可釋放地將夾板保持在自行車運動鞋(cycling shoes，未示出)上。 具體地，當(dāng)配對的自行車運動車鞋被自行車踏板16保持時，在向下的腳踏騎車運動和向上 的腳踏騎車運動中，由騎車人(未示出)發(fā)出的旋轉(zhuǎn)力從自行車運動鞋傳遞至自行車踏板 16。具體參照圖1、圖2和圖3，提供了對自行車10的簡單描述。自行車10具有框架 18和自行車控制裝置20?？蚣?8包括下管22 (僅圖1和圖3示出)、座管24 (僅圖1和圖3示出)，一對后 下叉26 (僅圖1和圖3中示出)和底部支架管28 (僅圖2和圖3示出)。下管22、座管24 和一對后下叉26都以傳統(tǒng)方式固定在底部支架管28上。例如，框架18可由焊接到一起的 金屬管部件制成，或可替換地，可以由復(fù)合材料制成，以便框架18的管子由樹脂和/或碳纖 維材料彼此固定。因為框架18是自行車10的傳統(tǒng)特征，為了簡潔，略去對框架18的進一 步描述。底部支架管28是具有開口端的中空元件。底部支架管28有時簡單稱為底部支架 或吊架。底部支架管28被構(gòu)造成支撐曲柄軸14以及與曲柄軸14關(guān)聯(lián)的元件，如下面更詳 細地描述。底部支架管28的每個開口端均優(yōu)選地包括內(nèi)加工螺紋，其以下面更詳細描述的 方式支撐力傳感器組件12。可替換地，底部支架管28的每個開口端的尺寸可以設(shè)置成不需 要加工螺紋，從而通過壓配合布置來接收曲柄軸14支撐元件。如圖1所示，自行車控制裝置20包括(還存在其他方面)控制單元32、前變速器 34、一組鏈環(huán)35、后變速器36、后鏈輪組37、在鏈環(huán)35和后鏈輪組37之間延伸的鏈條38、 后齒輪換檔裝置39、前齒輪換檔裝置(圖1中隱藏在后齒輪換檔裝置39后方)、和力傳感 器組件12(圖2和圖3中示出)。控制單元32聯(lián)接(attached，附接)到框架18的前部， 如把手。如下文中所詳細描述，控制單元32被構(gòu)造成利用由力傳感器組件12提供的應(yīng)變 測量信號判斷施加到曲柄軸14上的扭矩。下面在描述了力傳感器組件12之后給出對控制 單元32的描述。
前變速器34聯(lián)接至座管24，恰在底部支架管28上方，而后變速器36聯(lián)接至一個 后下叉26。前變速器34和后變速器36分別由前齒輪換檔裝置和后齒輪換檔裝置39中相 應(yīng)的一個以傳統(tǒng)方式操作。前變速器34、后變速器36、后齒輪換檔裝置39和前齒輪換檔裝 置是傳統(tǒng)的自行車部件。因此，這里為了簡潔，略去對這些部件的描述。
如圖2中最佳示出的，底部支架管28被構(gòu)造成接收并支撐前曲柄組件40。前曲柄 組件40被構(gòu)造并且尺寸被設(shè)置，從而可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸14。如圖1、圖2和圖3所示，前 曲柄組件40包括曲柄軸14 (圖1和圖2)；右曲柄44 (僅圖1和圖2示出)，可拆卸地固定 到曲柄軸14的右端；左曲柄46 (僅圖1和圖2示出)，固定到曲柄軸14的左端；適配器48 ； 軸承環(huán)50和52 ；軸承54和56 ；密封圈58和60 ；密封圈護套(seal guard) 62和64 ；0形密 封圈66和68 ；間隔件70和72 ；以及防塵管(dust tube) 74。間隔件70和72是前曲柄組 件40的可選元件，并均用于調(diào)整曲柄軸14相對前曲柄組件40的位置。傳統(tǒng)的前曲柄組件 類似于前曲柄組件40，如2003年5月29日公布的美國專利申請公開No. 2003/0097900所 披露的那樣，通常包括一對帶螺紋的適配器，如帶螺紋的適配器48。然而，在本發(fā)明中，移除 了一個帶螺紋的適配器并且取而代之的是力傳感器組件12。曲柄軸14是中空圓柱形構(gòu)件，其可旋轉(zhuǎn)地安裝成延伸穿過底部支架管28，如圖2 所示。曲柄軸14被構(gòu)造成繞旋轉(zhuǎn)軸線A旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸線A延伸穿過曲柄軸14、軸承54和 56以及力傳感器組件12的中心，其中，力傳感器組件12安裝于底部支架管28，軸承54安 裝于適配器48，而軸承56安裝于力傳感器組件12。右曲柄44以傳統(tǒng)方式固定到曲柄軸14 的右側(cè)端。左曲柄46以傳統(tǒng)方式可移除地固定到曲柄 軸14的左側(cè)端。踏板16以傳統(tǒng)方 式聯(lián)接至右曲柄44和左曲柄46中相應(yīng)一個的遠端。適配器48的尺寸設(shè)置成以傳統(tǒng)方式螺紋聯(lián)接至底部支架管28的左側(cè)。適配器48 被構(gòu)造成接收并支撐軸承環(huán)50、軸承54、密封圈58、密封圈護套62和0形密封圈66。帶螺 紋的適配器48也包括內(nèi)表面48a，該內(nèi)表面的尺寸設(shè)置成與防塵管74 一端形成密封并支撐 防塵管的所述一端，如圖2所示。可替換地，帶螺紋的適配器48上的加工螺紋可以被省去， 且?guī)菁y的適配器48可壓配合至底部支架管28。下面具體參照圖2-圖17描述力傳感器組件12。力傳感器組件12基本包括適配器構(gòu)件80、主體82、第一側(cè)應(yīng)變儀84、第二側(cè)應(yīng)變 儀86和蓋子88。如下面更詳細地描述，第一側(cè)應(yīng)變儀84是外側(cè)應(yīng)變儀，因為當(dāng)力傳感器組 件12的適配器48安裝于底部支架管28時，第一側(cè)應(yīng)變儀84布置在主體82的外側(cè)，面朝 自行車10的外側(cè)。第二側(cè)應(yīng)變儀86是內(nèi)側(cè)應(yīng)變儀，因為當(dāng)力傳感器組件12的適配器48 安裝于底部支架管28時，第二側(cè)應(yīng)變儀86布置在主體82的內(nèi)側(cè)，并且面朝自行車10的底 部支架管28。下面具體參照圖4、圖5和圖6描述適配器構(gòu)件80。適配器構(gòu)件80在相對于旋轉(zhuǎn) 軸線A的徑向上和平行于旋轉(zhuǎn)軸線A的方向上支撐主體82。如圖3所示，適配器構(gòu)件80安 裝至底部支架管28，以便將力傳感器組件12布置在底部支架管28和鏈環(huán)35之間。然而， 本發(fā)明的適配器構(gòu)件80不同于傳統(tǒng)適配器48，如下面所述。適配器構(gòu)件80基本包括聯(lián)接部90、環(huán)形法蘭92和傳感器安裝部94。適配器構(gòu)件 80優(yōu)選由金屬材料制成，如鋼、鋁、鈦或具有適當(dāng)硬度和強度的合適合金。聯(lián)接部90是管狀的，并包括在其外表面上的加工螺紋98和在遠端的密封唇100。加工螺紋98為聯(lián)接部90提供了用于可拆卸聯(lián)接至底部支架管28的外側(cè)的聯(lián)接方式。可 替換地，加工螺紋98可略去且聯(lián)接部90可壓配合至底部支架管28的外側(cè)。密封唇100被 構(gòu)造成接收防塵管74的一端并與其匹配，因而在防塵管74和適配器構(gòu)件80之間形成防水 密封，如圖2和圖3所示。管狀部98是中空的，以便曲柄軸14在其中延伸，如圖2所示。環(huán)形法蘭92從聯(lián)接部90的管狀部98徑向向外延伸，將聯(lián)接部90結(jié)合到傳感器安裝部94。傳感器安裝部94是適配器構(gòu)件80的環(huán)形部分，其具有沿圓周延伸的外表面102、 沿圓周延伸的內(nèi)表面104和軸向端面106。傳感器安裝部94遠離適配器構(gòu)件80的聯(lián)接部 90向外延伸，并且遠離底部支架管28，其中適配器構(gòu)件80安裝于底部支架管28。此外，傳 感器安裝部94的尺寸被設(shè)置成可拆卸地接收并保持主體82，如下面更詳細地描述。傳感器安裝部94的外表面102包括多個凹口 108，這些凹口被構(gòu)造成用于輔助將 適配器構(gòu)件80安裝到底部支架管28上和從其上拆卸。如圖15所示，沿圓周延伸的內(nèi)表面 104的尺寸被設(shè)置成接收主體82，以使主體82部分地被環(huán)形法蘭92和傳感器安裝部94覆 蓋于適配器構(gòu)件80的內(nèi)部空間中，該內(nèi)部空間由環(huán)形法蘭92和內(nèi)表面104所限定。軸向 端面106包括沿圓周彼此隔開的多個螺紋孔110。螺紋孔110的尺寸被設(shè)置成接收緊固件 F，緊固件F可釋放地將主體82固定到適配器構(gòu)件80。下面具體參照圖7-圖15描述主體82。主體82包括外環(huán)120 (外部部分)、同心 地布置在外環(huán)120中的內(nèi)環(huán)122、第一結(jié)合部124和第二結(jié)合部126。主體82優(yōu)選由金屬 材料，如鋼、鋁、鈦或具有適當(dāng)硬度和強度的合適合金制成。主體82的厚度和總尺寸由將作 用在曲柄軸14上的預(yù)期作用力、所用的材料和要裝配力傳感器組件12的自行車的尺寸和 類型來確定。如圖7-圖15所示，外環(huán)120是主體82的環(huán)形部，該環(huán)形部以下述方式可拆卸地 聯(lián)接至適配器構(gòu)件80。因為適配器構(gòu)件80能夠可拆卸地聯(lián)接至底部支架管28的外側(cè)，所 以外環(huán)120能夠可拆卸地聯(lián)接至底部支架管28的外側(cè)。外環(huán)120包括多個凹口 127、第一軸向端面128和第二軸向端面129。多個凹口 127的尺寸被設(shè)置成對應(yīng)于適配器構(gòu)件80的多個凹口 108的尺寸。多個弓形狹長開口 130 形成在外環(huán)120中，這些開口在第一軸向端面128和第二軸向端面129之間延伸。開口 130 位于與適配器構(gòu)件80的傳感器安裝部94中多個孔110 —致的直徑位置處。如圖2、圖3、 圖14和圖15所示，緊固件F延伸穿過對應(yīng)的各個弓形狹長開口 130中并進入孔110中，以 便可釋放地將主體82固定到適配器構(gòu)件80。弓形狹長開口 130具有一定弓形長度，該弓形 長度的尺寸被設(shè)置成提供外環(huán)120相對于適配器構(gòu)件80的位置的角度調(diào)整。具體地，外環(huán) 120相對于適配器構(gòu)件80的位置可在繞旋轉(zhuǎn)軸線A約35度的整個范圍內(nèi)進行角度調(diào)整。 每個弓形狹長開口 130被倒角(chamfered)以便凹口 132包圍每個弓形狹長開口 130。外環(huán)120的一個部分134是其中沒有形成開口的實體。相反，此部分134設(shè)置有 沿外環(huán)120的表面徑向向外延伸的凹口 136。內(nèi)環(huán)122是曲柄軸軸承安裝部，其同心地布置在外環(huán)120內(nèi)。內(nèi)環(huán)122的尺寸被 設(shè)置成接收并支撐軸承56(曲柄軸軸承中的一個)，該軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸14。更具 體地，內(nèi)環(huán)122具有沿圓周延伸的內(nèi)表面140。內(nèi)環(huán)122的尺寸被設(shè)置成以傳統(tǒng)方式接收 并保持軸承56，例如，以壓配合接合方式。因此，內(nèi)環(huán)122與外環(huán)120 (外部部分)徑向地隔開，其中，在內(nèi)環(huán)122的內(nèi)徑向表面上限定一個曲柄軸軸承安裝部。此外，如圖7、圖9和 圖10所示，外環(huán)120環(huán)繞內(nèi)環(huán)122，因此沿圓周包圍內(nèi)環(huán)122。換句話說，內(nèi)環(huán)122同心地 布置在外環(huán)120內(nèi)。 如圖7和圖9中最佳示出的，主體82的外環(huán)120和內(nèi)環(huán)122在徑向方向上彼此隔 開，并通過第一結(jié)合部124和第二結(jié)合部126彼此固定。第一結(jié)合部124沿徑向方向在內(nèi)環(huán) 122和外環(huán)120之間延伸。第二結(jié)合部126沿從平面P (參見圖9和圖12)成角度偏移的方 向在內(nèi)環(huán)122和外環(huán)120之間延伸，該平面P與曲柄軸14的旋轉(zhuǎn)軸線A重合并沿其延伸， 其中，適配器構(gòu)件80安裝于底部支架管28。平面P也優(yōu)選是豎直平面(垂至于水平面)。 此外，在安裝力傳感器組件12的過程中，適配器構(gòu)件80安裝于底部支架管28，以便第一應(yīng) 變儀84和第二應(yīng)變儀86相對于平面P而定向，如圖9、圖16和圖17所示。具體地，第一結(jié)合部124和第二結(jié)合部126沿圓周彼此隔開約180度。如圖9所 示，第一結(jié)合部124位于內(nèi)環(huán)122的頂部(相對圖9所示)，而第二結(jié)合部126位于內(nèi)環(huán)122 的底部(相對圖9所示)。狹長的弓形開口 142和144限定在內(nèi)環(huán)122、外環(huán)120、第一結(jié) 合部124和第二結(jié)合部126之間，如圖7和圖9最佳示出。外環(huán)120的部分134中的凹口 136在狹長的弓形開口 144和外環(huán)120的徑向外邊緣之間延伸。如圖12中以放大比例示出的，第一結(jié)合部124具有第一周向側(cè)146和第二周向側(cè) 148。第一周向側(cè)146和第二周向側(cè)148相對彼此不對稱，并且相對于延伸穿過旋轉(zhuǎn)軸線 A(圖9)的平面P (圖9和圖12)不對稱。具體地，相對于平面P，第二周向側(cè)148比第一周 向側(cè)146大。在圖12和圖15中示出了表示鏈條張力方向C的箭頭。鏈條張力方向C表示 騎車時鏈條38上的張力。表示鏈條張力方向C的箭頭從前曲柄組件40的上部區(qū)域指向后 變速器36。因此，圖12中所示的第一結(jié)合部124的定向和總體形狀對優(yōu)化由第二結(jié)合部 126上的第一應(yīng)變儀84和第二應(yīng)變儀86檢測的力是重要的(下面更詳細地描述)。更具 體地，第一結(jié)合部124的總體形狀被設(shè)置成抵消鏈條38上的在鏈條張力方向C上作用的張 力。如圖16最佳示出的，第二結(jié)合部126具有關(guān)于平面P彼此對稱的第一周向側(cè)和第 二周向側(cè)，如圖11所示。第二結(jié)合部126包括圖9和圖16中所示的第一軸向端側(cè)和圖7 中所示第二軸向端側(cè)。第二結(jié)合部126的第一軸向端側(cè)包括第一傳感器安裝表面150，而第 二結(jié)合部126的第二軸向端側(cè)包括第二傳感器安裝表面152。第一傳感器安裝表面150和 第二傳感器安裝表面152均在外環(huán)120和內(nèi)環(huán)122之間延伸。如圖2和圖3所示，力傳感器組件12的尺寸被設(shè)置成螺紋聯(lián)接至底部支架管28 的右側(cè)，并被構(gòu)造成接收和支撐軸承環(huán)52、軸承56、密封圈60、密封圈護套64和0形密封 圈68。力傳感器組件12也包括密封唇100，該密封唇的尺寸被設(shè)置成與防塵管74的一端 形成密封并支撐防塵管的所述一端。在所示實施例中，第一傳感器安裝表面150和第二傳感器安裝表面152被定向成 使得它們基本垂直于平面P和旋轉(zhuǎn)軸線A。第一傳感器安裝表面150和第二傳感器安裝表 面152也被定向成使得它們平行于外環(huán)120的第一軸向端面128和第二軸向端面129。此 夕卜，第一傳感器安裝表面150和第二傳感器安裝表面152基本彼此平行。在可替換實施例 中，第一傳感器安裝表面150和第二傳感器安裝表面152可從外環(huán)120的第一軸向端面128 和第二軸向端面129成角度地偏移達15度。
從附圖和說明書中應(yīng)該理解的是，第一傳感器安裝表面150和第二傳感器安裝表面152沿垂直于曲柄軸14的旋轉(zhuǎn)軸線A的方向延伸，其中力傳感器組件12接合至底部支 架管28。如圖16和圖17最佳示出的，第一側(cè)應(yīng)變儀84包括第一應(yīng)變儀(gauge) 84a和第 二應(yīng)變儀84b。類似地，第二側(cè)應(yīng)變儀86包括第三應(yīng)變儀86a和第四應(yīng)變儀86b。除了安 裝在第二結(jié)合部126的相反兩側(cè)以外，第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86優(yōu)選是相同的。 更具體地，第一側(cè)應(yīng)變儀84固定到第一傳感器安裝表面150，而第二側(cè)應(yīng)變儀86固定到第 二傳感器安裝表面152，如圖2、圖11、圖14和圖15所示。因為第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86是相同的，所以對其中一個的描述可適 用于兩者。因此，在下面的描述中，參照圖16和圖17僅詳細描述第一側(cè)應(yīng)變儀84的第一應(yīng) 變儀84a和第二應(yīng)變儀84b。然而，該描述同樣應(yīng)用于第二側(cè)應(yīng)變儀86的第三應(yīng)變儀86a 和第四應(yīng)變儀86b。第一側(cè)應(yīng)變儀84的第一應(yīng)變儀84a和第二應(yīng)變儀84b固定到第一傳感器安裝表 面150。然而，第一應(yīng)變儀84a和第二應(yīng)變儀84b均從平面P成角度地偏移，該平面P與旋 轉(zhuǎn)軸線A重合。因為平面P也沿曲柄軸14的旋轉(zhuǎn)軸線A延伸，其中適配器構(gòu)件安裝于底部 支架管28，所以第一應(yīng)變儀84a和第二應(yīng)變儀84b也從旋轉(zhuǎn)軸線A成角度地偏移。類似地， 第二側(cè)應(yīng)變儀86固定到第二傳感器安裝表面152，并且第三應(yīng)變儀86a和第四應(yīng)變儀86b 從平面P成角度地偏移，該平面P與旋轉(zhuǎn)軸線A重合。應(yīng)進一步指出的是，第一應(yīng)變儀84a 和第二應(yīng)變儀84b (和第三應(yīng)變儀86a和第四應(yīng)變儀86b)都沿從內(nèi)環(huán)122和外環(huán)120的徑 向方向成角度偏移的方向延伸。這里，上述徑向方向與平面P重合，如圖7和圖9所示。如圖17所示，第一應(yīng)變儀84a具有第一應(yīng)變測量方向D1和仏。第一應(yīng)變測量方 向D1和D2彼此基本平行，因為傳統(tǒng)應(yīng)變儀通常僅對一個方向上的應(yīng)變響應(yīng)。第一應(yīng)變測量 方向D1表示第一應(yīng)變儀84a響應(yīng)施加到主體82上的力而輕微延長。第一應(yīng)變測量方向D2 表示第一應(yīng)變儀84a響應(yīng)施加到主體82上的力而輕微壓縮。第二應(yīng)變儀84b具有第二應(yīng) 變測量方向D3和D4。第二應(yīng)變測量方向D3和D4彼此基本平行，因為傳統(tǒng)應(yīng)變儀通常僅對 一個方向上的應(yīng)變響應(yīng)。第二應(yīng)變測量方向D3表示第二應(yīng)變儀84b響應(yīng)施加到主體82上 的力而輕微延長。第二應(yīng)變測量方向D4表示第二應(yīng)變儀84b響應(yīng)施加到主體82上的力而 輕微壓縮。第一應(yīng)變儀84a和第二應(yīng)變儀84b及其各自的第一和第二應(yīng)變測量方向DpD2、D3 和D4沿從內(nèi)環(huán)122和外環(huán)120 (和平面P)的徑向方向成角度地偏移約45度的方向延伸。 此外，第二應(yīng)變儀84b從第一應(yīng)變儀84a成角度地偏移約90度。此外，第一應(yīng)變測量方向 D1和D2與第二應(yīng)變測量方向D3和D4相對于平面P對稱。換句話說，從圖17看，第一應(yīng)變 測量方向D1和D2從平面P沿順時針方向成角度地偏移45度，而從圖17看，第二應(yīng)變測量 方向D3和D4從平面P沿逆時針方向成角度地偏移45度。第一側(cè)應(yīng)變儀84包括從其中延伸出的電纜160，該電纜被構(gòu)造成傳送進出第一側(cè) 應(yīng)變儀84的電信號。第二側(cè)應(yīng)變儀86包括從其中延伸出的電纜162，以傳送進出第二側(cè)應(yīng) 變儀86的電信號。電纜160和162均包括四根導(dǎo)線或電線。具體地如圖16所示，電纜160 包括四根電線，以傳統(tǒng)方式，其中的兩根電線電連接至第一應(yīng)變儀84a的相對側(cè)，兩根電線 連接至第二應(yīng)變儀84b的相對側(cè)。類似地，電纜162具有以傳統(tǒng)方式連接至第三應(yīng)變儀86a和第四應(yīng)變儀86b的四根電線。電纜160和162鋪設(shè)在外環(huán)120的凹口 132內(nèi)。具體地，電 纜160和162從第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86延伸，經(jīng)過凹口 132并在力傳感器組 件12外部延伸。一旦第一應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86被安裝好且電纜150和152置于 凹口 136內(nèi)適當(dāng)位置中，則向凹口填充樹脂材料或其他類似粘結(jié)劑材料，該材料將電纜160 和162保持在凹口 136內(nèi)適當(dāng)位置中。蓋子88是優(yōu)選由電絕緣且防水的材料制成的環(huán)形構(gòu)件。蓋子88固定到主體82 上，以使蓋子88覆蓋第一應(yīng)變儀84、狹長的弓形開口 142和144。因此，蓋子88封閉并密 封力傳感器組件12，從而防水和碎屑，因此保護第一應(yīng)變儀84和第二應(yīng)變儀86免遭異物 (灰塵、水、碎屑等)損害。如上所述，內(nèi)環(huán)122是主體82的環(huán)形構(gòu)件，其同心地布置在外環(huán)120內(nèi)。對于設(shè) 計的預(yù)期用途，內(nèi)環(huán)122是剛性的。然而，第一結(jié)合部124和第二結(jié)合部126的尺寸和形狀 被設(shè)置成經(jīng)受可由第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86測量的有限彈性變形。如本領(lǐng)域已知的，傳統(tǒng)應(yīng)變儀的與導(dǎo)電率相關(guān)的特性響應(yīng)于應(yīng)變儀的延長或壓縮 而改變。第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86固定到力傳感器組件12的主體82的第二結(jié) 合部126。主體82的內(nèi)環(huán)122支撐軸承56，而曲柄軸14由軸承56支撐。因此，在騎車過 程中施加到曲柄軸14上的力從曲柄軸14經(jīng)軸承56傳遞到主體82。第一結(jié)合部124和第 二結(jié)合部126的尺寸被設(shè)置成稍微彎曲，因而彈性變形。由 第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變 儀86測量第二結(jié)合部126的彈性變形。因此，可以通過監(jiān)控第一應(yīng)變儀84和第二應(yīng)變儀 86的電氣特性變化而測量施加到曲柄軸14上的力，如下面進一步描述。第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86是傳統(tǒng)應(yīng)變儀，有時稱為箔式應(yīng)變儀，利用適 用于應(yīng)變儀的傳統(tǒng)粘結(jié)劑將應(yīng)變儀固定到期望表面上。然而，從這里的附圖和說明書中應(yīng) 該理解的是，任何類型的應(yīng)變測量裝置都可與本發(fā)明一起使用。具體地，第一側(cè)應(yīng)變儀84 和第二側(cè)應(yīng)變儀86可以由其他類型應(yīng)變測量裝置所取代。由第一應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86所測量的應(yīng)變數(shù)據(jù)被控制單元32用來計算 和顯示扭矩信息。具體地，控制單元32計算下列中的至少一種鏈條38上的張力、曲柄軸 14上的扭矩、和自行車踏板16上的功率。下面具體參照圖18描述自行車10上的與控制單 元32電通信并用來計算鏈條38上的張力、曲柄軸14上的扭矩和/或自行車踏板16上的 功率的那些元件。具體地，下列元件與控制單元32電通信第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變 儀86、踏頻傳感器(cadence sensor) 200、放大器204和齒輪定位傳感器206。踏頻傳感器200是通常安裝于下管22、座管24或一個后下叉26的傳統(tǒng)裝置。踏 頻傳感器200是檢測右曲柄44和/或左曲柄46之一的角度位置和曲柄軸14的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) (RPM)的裝置。踏頻傳感器200可包括，例如磁場檢測裝置，在騎車過程中當(dāng)曲柄經(jīng)過踏頻 傳感器200時，該磁場檢測裝置檢測右曲柄44和左曲柄46中臨近的一個曲柄的磁場。此 夕卜，右曲柄44和左曲柄46之一設(shè)置有磁體(未示出)，在曲柄軸14旋轉(zhuǎn)時，該磁體被踏頻 傳感器200檢測。可替換地，踏頻傳感器200是多種RPM測量裝置中任何一種。踏頻傳感 器200電連接至放大器204。放大器204與第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86以及踏頻傳感器200電通信。 具體地，第一側(cè)應(yīng)變儀84的電纜160和第二側(cè)應(yīng)變儀86的電纜162均電連接至放大器204。 放大器204是傳統(tǒng)電氣部件，其檢測第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86的電氣特性的變化，并檢測由踏頻傳感器200測量的曲柄軸14的RPM。放大器204可安裝在控制單元32內(nèi) 或可以是位于力傳感器組件12附近或其內(nèi)的獨立模塊單元。放大器204優(yōu)選安裝至框架 18且臨近底部支架管28。可替換地，放大器204可以安裝在主體82內(nèi)，處于狹長的弓形開 口 142和144之一內(nèi)。
齒輪定位傳感器206是安裝在前變速器34內(nèi)的傳統(tǒng)裝置，其為控制單元32提供 指示自行車鏈條38相對于一組鏈環(huán)35中多個鏈環(huán)的位置的信號(圖1)。這組鏈環(huán)35的 每個鏈環(huán)具有其獨有的直徑。因為齒輪定位傳感器206是傳統(tǒng)裝置，為了簡單起見省略進 一步的描述。如圖18中示出的，第一側(cè)應(yīng)變儀84的電纜160和第二側(cè)應(yīng)變儀86的電纜162以 及踏頻傳感器200均電連接至控制單元32，或者經(jīng)放大器204與控制單元32電通信。此 夕卜，齒輪定位傳感器206也電連接至控制單元32。然而，如圖18所示，可替換地，自行車10 設(shè)置有無線通信裝置210和212。具體地，無線通信裝置210可提供放大器204與控制單 元32之間的無線通信線路。類似地，無線通信裝置212可提供齒輪定位傳感器206與控制 單元32之間的無線通信線路。無線通信裝置212可設(shè)置在主體82內(nèi)，位于狹長弓形開口 142和144之一內(nèi)?？刂茊卧?2優(yōu)選是包括顯示器220的處理單元，該顯示器被構(gòu)造成顯示功率數(shù)據(jù) 給騎行該自行車10的騎車人。控制單元32被構(gòu)造和設(shè)置成接收來自踏頻傳感器200的 RPM數(shù)據(jù)、來自齒輪定位傳感器206的齒輪位置數(shù)據(jù)、和來自第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng) 變儀86的力數(shù)據(jù)。響應(yīng)于所接收的來自踏頻傳感器200的RPM數(shù)據(jù)、來自齒輪定位傳感器 206的齒輪位置數(shù)據(jù)、和來自第一側(cè)應(yīng)變儀84及第二側(cè)應(yīng)變儀和86的應(yīng)變數(shù)據(jù)，控制單元 32計算下列之一鏈條38上的張力、曲柄軸14上的扭矩、和騎車人在踏板16上產(chǎn)生的每 轉(zhuǎn)的功率。然后控制單元32在顯示器220上顯示計算的功率和RPM。在可替換實施例中，其中由單個鏈環(huán)取代一組鏈環(huán)35并省略了前變速器34，則可 通過省略齒輪定位傳感器206而簡化本發(fā)明。從這里的附圖和說明書還可以理解的是，顯示器220可以是控制單元32的一部分 或可以是電連接至控制單元32的獨立部件。本發(fā)明人測試了力傳感器組件12，從而驗證了由控制單元32確定的計算鏈條張 力精確地表示經(jīng)曲柄軸14施加到鏈條38的實際鏈條張力。圖19-圖22中描述的信息證明 了用于確定控制單元32的操作的邏輯?？刂茊卧?2從第一應(yīng)變儀84a和第二應(yīng)變儀84b 中一個應(yīng)變儀的數(shù)值減去第一應(yīng)變儀84a和第二應(yīng)變儀84b中另一個應(yīng)變儀的數(shù)值，然后 從第三應(yīng)變儀86a和第四應(yīng)變儀86b中一個應(yīng)變儀的數(shù)值減去第三應(yīng)變儀86a和第四應(yīng)變 儀86b中另一個應(yīng)變儀的數(shù)值。該組計算從總數(shù)據(jù)中消除了沿豎直方向作用的力并且提供 了沿鏈條張力方向C的應(yīng)變值。第一應(yīng)變儀84a和第二應(yīng)變儀84b連接至傳統(tǒng)的惠斯登電 橋(Wheatstone bridge)電路(未示出)。類似地，第三應(yīng)變儀86a和第四應(yīng)變儀86b連接 至另一個傳統(tǒng)的惠斯登電橋電路(未示出)。得到的電壓輸出被提供至控制單元32，并為 沿鏈條張力方向C的應(yīng)變值和鏈條張力水平提供基礎(chǔ)。圖19描繪四個曲柄位置區(qū)域和相應(yīng)于右曲柄44的計算位置的計算曲柄位置。具 體地，數(shù)字一(1)表示曲柄軸14旋轉(zhuǎn)的90度角度區(qū)域。換句話說，數(shù)字一(1)表示右曲柄 44的位置處于相對于旋轉(zhuǎn)軸線A的相應(yīng)角度位置中。數(shù)字二(2)表示曲柄軸14旋轉(zhuǎn)一周中第二個90度角度區(qū)域。因此，數(shù)字二(2)表示右曲柄44的位置處于相對于旋轉(zhuǎn)軸線A 的相應(yīng)角度位置中。數(shù)字三(3)表示曲柄軸14旋轉(zhuǎn)一周中第三個90度角度區(qū)域。因此， 數(shù)字三(3)表示右曲柄44的位置處于相對于旋轉(zhuǎn)軸線A的相應(yīng)角度位置中。最后數(shù)字四 (4)表示曲柄軸14旋轉(zhuǎn)一周中第四個90度角度區(qū)域。因此，數(shù)字四(4)表示右曲柄44的 位置處于相對于旋轉(zhuǎn)軸線A的相應(yīng)角度位置中。通過第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86測量在四個曲柄位置區(qū)域中每個位置的 應(yīng)變。曲柄軸14相對旋轉(zhuǎn)軸線A的實際位置是通過來自踏頻傳感器200的信號確定的。 因為踏頻傳感器200也提供預(yù)定的曲柄位置數(shù)據(jù)和RPM數(shù)據(jù)，所以一些曲柄位置易于確定。 例如，借助以Hz (赫茲)為單位的采樣頻率F1以及曲柄軸14每轉(zhuǎn)時間T1秒，通過F1除以 T1(F1A1)可獲得曲柄位置。圖20表示在曲柄軸14單次旋轉(zhuǎn)中第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86 (外側(cè)應(yīng) 變儀和內(nèi)側(cè)應(yīng)變儀)所測量的應(yīng)變，其中四個曲柄位置是一(1)、二(2)、三(3)和四(4)。 如從圖20中看到的那樣，測量的應(yīng)變根據(jù)曲柄位置改變。具體地，第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二 側(cè)應(yīng)變儀86根據(jù)鏈條張力具有不同的響應(yīng)?？刂茊卧?2利用來自踏頻傳感器200的信號 確定曲柄軸14和曲柄44(46)的實際旋轉(zhuǎn)位置，并因此可校正四個曲柄位置區(qū)域中每個區(qū) 域的檢測的平均應(yīng)變?？刂茊卧?2被編程和/或配置成利用下面進一步討論的補償常數(shù) 將所有曲柄位置區(qū)域中應(yīng)變的變化考慮在內(nèi)。
如圖21所示，與第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86檢測的應(yīng)變無關(guān)且獨立地測 量鏈條張力(N)。具體地，已知量的鏈條張力(N)施加到曲柄軸14，而應(yīng)變是用第一側(cè)應(yīng)變 儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86測量的。在鏈條張力的量較大時，第一側(cè)應(yīng)變儀84(第一應(yīng)變儀 84a和第二應(yīng)變儀84b)的外側(cè)應(yīng)變讀數(shù)大于第二側(cè)應(yīng)變儀86 (第三應(yīng)變儀86a和第四應(yīng)變 儀86b)的內(nèi)側(cè)應(yīng)變讀數(shù)。在圖21中示出了這些測量結(jié)果。在不同水平的鏈條張力(N)和 檢測應(yīng)變時可觀察到滯后效果，部分原因在于在圖20中所示所有曲柄位置處測量應(yīng)變的 效果。通過數(shù)學(xué)組合(或平均)來自第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86的信號，控制單 元32可補償該滯后效果。圖22示出了所測量鏈條張力(N)和利用來自第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86 及齒輪定位傳感器206的信號和補償常數(shù)計算的計算鏈條張力。如圖22中看到的那樣，計 算鏈條張力與實際或獨立測量的鏈條張力(N)成線性。因此，控制單元32可使用來自第一 側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86以及齒輪定位傳感器206 (34)的信號精確計算并顯示騎車 人腳踏自行車10時施加到鏈條上的扭矩。當(dāng)控制單元32計算功率時，齒輪定位傳感器206提供了相對于前鏈輪的鏈條位置 的信息。這組鏈環(huán)35中每個鏈環(huán)的相應(yīng)直徑均存儲在控制單元32內(nèi)的存儲器中。因此， 易于通過控制單元32來確定旋轉(zhuǎn)軸線A與這組鏈環(huán)35中每個鏈環(huán)的齒之間的距離?？刂茊卧?2被編程為利用下式來包含上述補償常數(shù) 其中Fc是計算鏈條張力；^2、&和&是第一側(cè)應(yīng)變儀84在四個曲柄位置區(qū)域一(1)、二(2)、三(3)和四 (4)處的平均應(yīng)變測量值；^6、&和&是第二側(cè)應(yīng)變儀86在四個曲柄位置區(qū)域一(1)，二(2)、三(3)和四 (4)處的平均應(yīng)變測量值；1包括在上面的矩陣中用于補償應(yīng)變值； 、 、 和 是為四個曲柄位置區(qū)域一(1)、二(2)、三(3)和四(4)各自確定的 補償常數(shù)，用于來自第一側(cè)應(yīng)變儀84的測量值；及 、 、街和徹是為四個曲柄位置區(qū)域一(1)、二(2)、三(3)和四(4)各自確定的 補償常數(shù)，用于來自第二側(cè)應(yīng)變儀86的測量值；以及a9為每轉(zhuǎn)確定的補償常數(shù)。第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86的靈敏度在四個曲柄位置區(qū)域一(1)、二 (2)、三(3)和四(4)不同。通過處理在四個曲柄位置區(qū)域一(1)、二(2)、三(3)和四(4)中 每個區(qū)域處的相應(yīng)應(yīng)變數(shù)據(jù)，控制單元32可提供更一致和更可靠的計算鏈條張力。此外， 使用補償常數(shù)^到a8可消除第一側(cè)應(yīng)變儀84和第二側(cè)應(yīng)變儀86之間在不同曲柄角度的 靈敏度的不同水平。而且，使用來自第一側(cè)應(yīng)變儀84的平均應(yīng)變測量值X” X2> &和&和 來自第二側(cè)應(yīng)變儀86的平均應(yīng)變測量值X5、X6、X7和X8可消除圖21圖表中展示的滯后效果。當(dāng)鏈條上無張力(無扭矩)時，即使在該情形中測量到應(yīng)變，上式中常數(shù)％和1補 償旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明人通過實驗確定了補償常數(shù)ai a9?？刂茊卧?2可用下式計算功率P = Fc · Vc其中Vc是鏈條速度Vc = ω · Gr其中ω是轉(zhuǎn)速(基于來自踏頻傳感器200的信號計算的)Gr是這組鏈環(huán)35中活動鏈環(huán)的半徑(基于來自齒輪定位傳感器206的信號)控制單元32可用下面公式計算扭矩ρ = τ · ω其中
T是每轉(zhuǎn)的平均扭矩。 借助上述構(gòu)造的力傳感器組件12，第一結(jié)合部124和第二結(jié)合部126的彈性變形 允許得到精確的應(yīng)變測量值。力傳感器組件12的構(gòu)造允許易于安裝到新的和以前使用的 自行車上。力傳感器組件12的構(gòu)造允許增加應(yīng)變測量靈敏度并允許得到精確的計算鏈條 張力、腳踏功率和曲柄軸扭矩。此外，力傳感器組件12的構(gòu)造允許調(diào)整主體82的豎直定位。因此，第一結(jié)合部124 和第二結(jié)合部126可以被豎直定向成一個在另一個上方。因此，可以沿豎直方向(圖17中 y方向)消除力，以便僅獲得在鏈條張力方向C(圖18中χ方向)上的力。因此，優(yōu)選具有一個在另一個上方豎直定向的第一結(jié)合部124和第二結(jié)合部126。 通過在主體82的外環(huán)120中包括弓形狹長的開口 130，關(guān)于力傳感器組件12的第一結(jié)合 部124和第二結(jié)合部126的豎直對準是可能的。松開緊固件F允許主體82相對于適配器 構(gòu)件80和自行車10的框架18的角度定位。從這里的附圖和說明書中可以理解的是，在相對適配器構(gòu)件80調(diào)整主體82的角 度位置時，多個凹口 127可相應(yīng)于適配器構(gòu)件80的多個凹口 108的位置對準。然而，不要 求主體82的多個凹口 127相應(yīng)于適配器構(gòu)件80的多個凹口 108的位置對準?？商鎿Q實施例在上面描述的實施例中，前變速器34和后變速器36是騎車人以傳統(tǒng)方式在不同 鏈環(huán)之間手動變速的。然而，從這里的附圖和說明書中可以理解的是，力傳感器組件12也 可用于具有自動換檔系統(tǒng)的自行車。此外，可由改進的控制單元利用計算的鏈條張力(曲 柄軸扭矩)和功率并基于鏈條張力和當(dāng)前齒輪速度來確定最優(yōu)換檔速度。術(shù)語的一般解釋在理解本發(fā)明范圍時，如這里使用的術(shù)語“包括”及其衍生詞旨在為開放式術(shù)語， 其指明所述特征、元件、部件、組、整體、和/或步驟的存在，但不排除其他未指出的特征、元 件、部件、組、整體、和/或步驟的存在。上述說明也適用于具有類似意義的詞，如“包含”、 “具有”及其衍生詞。而且，術(shù)語“零件”、“部分”、“部”、“構(gòu)件”或“元件”是以單數(shù)形式使用 的時，也可具有單個零件或多個零件的雙重意義。這里為描述本發(fā)明而使用的下列方向性 術(shù)語“向前、向后、上方、向下、豎直、水平、下方和橫向”以及任何其他類似方向性術(shù)語，表示 裝配有本發(fā)明的自行車的那些方向。因此，這些用來描述本發(fā)明的術(shù)語應(yīng)根據(jù)正常騎車位 置時使用的裝配有本發(fā)明的自行車來解釋。最后，程度術(shù)語，如這里所用的“基本上”，“約” 和“近似”表示被修飾的術(shù)語的合理偏差量，以便最終結(jié)果沒有顯著改變。 控制單元32優(yōu)選包括具有自行車控制程序的微型計算機，其控制顯示器220并基 于輸入的數(shù)據(jù)執(zhí)行計算?？刂茊卧?2也可包括其他傳統(tǒng)部件，如輸入接口電路、輸出接口 電路、和存儲裝置，如ROM(只讀存儲器)裝置和RAM(隨機存取存儲器)裝置?？刂茊卧?2 的微型計算機被編程為控制顯示器220，但可替換地，也可被編程為控制鏈條位置的自動換 檔。存儲器電路存儲處理結(jié)果和控制程序，如由處理器電路運行的變速器定位操作程序?？?制單元32的內(nèi)部RAM存儲操作標記(operational flag)的狀態(tài)和各種控制數(shù)據(jù)。本領(lǐng)域 技術(shù)人員從本公開可顯然看出，控制單元32的精確結(jié)構(gòu)和算法可以是執(zhí)行本發(fā)明功能的 硬件和軟件的任何組合。 雖然僅選擇了所選的實施例來描述本發(fā)明，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開中顯而易見的是，在不偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，在此可以做出各種變 化和修改。此外，以上對根據(jù)本發(fā)明實施例的描述僅是為了說明而提供，而非限制本發(fā)明的 目的，本發(fā)明由所附權(quán)利 要求及其等同物所限定。
權(quán)利要求
一種自行車底部支架力傳感器，包括外部部分；內(nèi)部部分，其尺寸被設(shè)置成接收并支撐曲柄軸軸承，所述曲柄軸軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸；以及至少一個傳感器安裝表面，所述傳感器安裝表面在所述外部部分與所述內(nèi)部部分之間延伸并且具有固定至其上的應(yīng)變儀，當(dāng)所述力傳感器接合至所述自行車底部支架時，所述傳感器安裝表面沿基本垂直于所述曲柄軸的旋轉(zhuǎn)軸線的方向延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車底部支架力傳感器，進一步包括適配器構(gòu)件，其可拆卸地安裝至所述自行車底部支架的外側(cè)并接合至所述外部部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述外部部分成角度可調(diào) 整地接合至所述適配器構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述外部部分包括環(huán)形外 環(huán)，而所述內(nèi)部部分包括與所述外部部分徑向間隔的環(huán)形內(nèi)環(huán)，其中所述內(nèi)環(huán)的內(nèi)徑向表 面被構(gòu)造且尺寸被設(shè)置成支撐所述曲柄軸軸承。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述外環(huán)和所述內(nèi)環(huán)通過 沿圓周彼此隔開的第一結(jié)合部和第二結(jié)合部而彼此結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述傳感器安裝表面被限 定在所述第二結(jié)合部上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述應(yīng)變儀具有應(yīng)變測量 方向，所述應(yīng)變測量方向從沿所述曲柄軸的旋轉(zhuǎn)軸線延伸的平面成角度地偏移，所述平面 與所述旋轉(zhuǎn)軸線重合并延伸穿過所述應(yīng)變儀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述應(yīng)變儀包括具有第一 應(yīng)變測量方向的第一應(yīng)變儀和具有第二應(yīng)變測量方向的第二應(yīng)變儀，并且所述第一應(yīng)變測 量方向和第二應(yīng)變測量方向中的至少一個方向從沿所述曲柄軸的旋轉(zhuǎn)軸線延伸的平面成 角度地偏移，所述平面與所述曲柄軸的旋轉(zhuǎn)軸線重合并延伸穿過所述第一應(yīng)變和第二應(yīng)變 儀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述第一應(yīng)變測量方向和 第二應(yīng)變測量方向中的一個方向從所述平面成角度地偏移基本45度的角。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述第一應(yīng)變測量方向和 第二應(yīng)變測量方向中的另一個方向從所述第一應(yīng)變測量方向和第二應(yīng)變測量方向中的所 述一個方向成角度地偏移基本90度的角。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述應(yīng)變儀包括具有第一 應(yīng)變測量方向的第一應(yīng)變儀和具有第二應(yīng)變測量方向的第二應(yīng)變儀，當(dāng)從所述旋轉(zhuǎn)軸線的 方向觀看時，所述第一應(yīng)變測量方向和第二應(yīng)變測量方向彼此成角度地偏移而限定了X形 狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述第一應(yīng)變測量方向 和第二應(yīng)變測量方向彼此成角度地偏移基本90度的角。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述應(yīng)變儀包括第一側(cè)應(yīng) 變儀和第二側(cè)應(yīng)變儀，所述第一側(cè)應(yīng)變儀設(shè)置在所述第二結(jié)合部的第一軸向側(cè)，而所述第二側(cè)應(yīng)變儀設(shè)置在所述第二結(jié)合部的第二軸向側(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述第一側(cè)應(yīng)變儀和所 述第二側(cè)應(yīng)變儀各自均包括具有第一應(yīng)變測量方向的第一應(yīng)變儀和具有第二應(yīng)變測量方 向的第二應(yīng)變儀，并且所述第一應(yīng)變測量方向和第二應(yīng)變測量方向中的至少一個方向從沿 所述曲柄軸的旋轉(zhuǎn)軸線延伸的平面成角度地偏移，所述平面與所述曲柄軸的旋轉(zhuǎn)軸線重合 并延伸穿過所述第一應(yīng)變儀和第二應(yīng)變儀。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的自行車底部支架力傳感器，其中，所述第一應(yīng)變測量方向 和第二應(yīng)變測量方向中的一個方向相對于與所述曲柄軸的旋轉(zhuǎn)軸線重合并沿該旋轉(zhuǎn)軸線 延伸的平面成角度地偏移基本45度的角。
全文摘要
一種自行車底部支架力傳感器，包括外部部分、內(nèi)部部分、至少一個傳感器安裝表面和應(yīng)變儀。內(nèi)部部分的尺寸被設(shè)置成接收并支撐可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸的曲柄軸軸承。至少一個傳感器安裝表面在外部部分與內(nèi)部部分之間延伸，并具有固定至其上的應(yīng)變儀。當(dāng)力傳感器接合到自行車底部支架時，該傳感器安裝表面在基本垂直于曲柄軸的旋轉(zhuǎn)軸線的方向上延伸。
文檔編號G01L1/00GK101881674SQ20091017168
公開日2010年11月10日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者佐佐木文吾 申請人:株式會社島野