專利名稱：自行車力感測組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及自行車力感測組件。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組件。
背景技術(shù)：
自行車有時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號美國專利(轉(zhuǎn)讓給株式會社島野)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)變傳感器僅檢測作用在自行車曲柄軸上的來自一條腿的踏蹬力。由此，在這些設(shè)置方式中，所計算的踏蹬力有時可能是不準確的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種自行車力感測組件，其可以較準確地測量作用在自行車曲柄軸上的踏蹬力。前述的目的基本可以通過提供基本包括第一接附構(gòu)件、第二接附構(gòu)件、第一平移感測裝置和第二平移感測裝置的自行車力感測組件而獲得。該第一接附構(gòu)件構(gòu)造為安裝至自行車底部托架掛架的第一側(cè)，并且構(gòu)造為接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸。該第二接附構(gòu)件構(gòu)造為安裝至自行車底部托架掛架的第二側(cè)，并且構(gòu)造為接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸。第一平移感測裝置聯(lián)接至第一接附構(gòu)件，使得第一平移感測裝置感測第一接附構(gòu)件上的應(yīng)變。第二平移感測裝置聯(lián)接至第二接附構(gòu)件，使得第二平移感測裝置感測第二接附構(gòu)件上的應(yīng)變。從結(jié)合附圖公開了優(yōu)選實施例的下文的詳細說明中，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。


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)第一實施例的自行車力感測組件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)第一實施例的安裝在底部托架上的自行車力感測組件；圖3是前曲柄組件的選定的部分和根據(jù)第一實施例的自行車力感測組件相對于底部托架掛架的分解透視圖；圖4是根據(jù)第一實施例的自行車力感測組件的立體圖，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5是根據(jù)第一實施例的自行車力感測組件的側(cè)視圖，其中移除了覆蓋件顯示，并且通信單元顯示為簡化的框圖；圖6是主體的放大側(cè)視圖，其中平移傳感器由一對應(yīng)變計形成；圖7是自行車力感測組件的示意性表示，示出了在計算作用在自行車曲柄軸上的踏蹬力時使用的四個曲柄位置區(qū)域；以及圖8是根據(jù)第二實施例的自行車力感測組件的側(cè)視圖，其中移除了覆蓋件顯示，并且通信單元顯示為簡化的框圖。
具體實施例方式現(xiàn)將參考附圖解釋本發(fā)明的選定的實施例。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)第一實施例的自行車力感測組件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，該力感測組件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)兩側(cè)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，當匹配的自行車鞋由自行車踏板18保持時，由騎自行車的人(未示出)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)功率在向下騎行運動和向上騎行運動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。因為該車架24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。該底部托架掛架26的每個開口端部支撐力感測組件14，其支撐方式將在下文較詳細說明。該底部托架掛架26的每個開口端部都可以構(gòu)造為不具有機加工螺紋來接收曲柄軸支撐元件?，F(xiàn)具體結(jié)合圖2至6給出對自行車力感測組件14的說明。該自行車力感測組件14基本包括第一自行車力感測裝置28和第二自行車力感測裝置30。第一自行車力感測裝置28安裝在曲柄軸16的右端部上，而第二自行車力感測裝置30安裝在曲柄軸16的左端部上。由此，第一自行車力感測裝置28檢測由騎車者的右腿施加至曲柄軸16的右端部的踏蹬力，并且第二自行車力感測裝置30檢測由騎車者的左腿施加至曲柄軸16的左端部的踏蹬力。在圖示的實施例中，第一自行車力感測裝置28和第二自行車力感測裝置30在構(gòu)造上相同。這允許單個零件制造用于第一自行車力感測裝置28和第二自行車力感測裝置30兩者。當然，根據(jù)需要和/或期望，第一自行車力感測裝置28和第二自行車力感測裝置30可以具有不同構(gòu)造。第一自行車力感測裝置28通過第一接附構(gòu)件31安裝至曲柄軸16的右端部，而第二自行車力感測裝置30通過第二接附構(gòu)件32安裝至曲柄軸16的左端部。在圖示的第一實施例中，第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32各自構(gòu)造為通過壓配合的設(shè)置方式不可移動地安裝至底部托架掛架26?？商鎿Q地，底部托架掛架26的每個開口端部包括機加工內(nèi)螺紋，使得第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32螺紋連接至底部托架掛架26的開口端部內(nèi)。在圖示的此第一實施例中，如圖3中所示，第一接附構(gòu)件31是包括適配器33和主體34的兩件結(jié)構(gòu)。如圖4和5中所示，主體34通過多個緊固件F牢固地固定至適配器33，使得適配器33和主體34形成一體的單元。同樣地，第二接附構(gòu)件32是包括適配器35和 主體36的兩件結(jié)構(gòu)。如圖5中所示，主體36通過多個緊固件F牢固地固定至適配器35，使得適配器35和主體36形成一體的單元。為了確定施加至曲柄軸16的端部的踏蹬力，第一平移檢測結(jié)構(gòu)37聯(lián)接至第一接附構(gòu)件31的主體34，并且第二平移檢測結(jié)構(gòu)38聯(lián)接至第二接附構(gòu)件32的主體36。第一平移感測裝置感測第一接附構(gòu)件31上的應(yīng)變。第二平移感測裝置感測第二接附構(gòu)件32上的應(yīng)變。下文會更詳細地討論第一平移檢測結(jié)構(gòu)37和第二平移檢測結(jié)構(gòu)38。在圖示的此第一實施例中，適配器33構(gòu)成第一接附構(gòu)件31的構(gòu)造為接附至自行車底部托架掛架26的第一部分，而主體34構(gòu)成第一接附構(gòu)件31的具有接附至其上的第一平移檢測結(jié)構(gòu)37的第二部分。類似地，適配器35構(gòu)成第二接附構(gòu)件32的構(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)成第二接附構(gòu)件32的具有接附至其上的第二平移檢測結(jié)構(gòu)38的第二部分。當認為第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32 —起作為自行車力感測組件14的一部分時，還可以認為適配器35和主體36分別為第二接附構(gòu)件32的第三部分和第四部分。如圖2中所示，主體34和36 (也就是第二部分和第四部分)構(gòu)造為設(shè)置在自行車底部托架掛架26的外側(cè)。第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32的基本構(gòu)造與第2010/0282001號美國專利公開中公開的力傳感器組件基本相同。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開能夠了解，對于第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32還可以使用其他構(gòu)造。例如，主體和適配器可以通過焊接、黏合和/或壓配合代替螺栓固定在一起。此外，如果需要和/或期望，還可以將主體和適配器制作為整塊的、單體的構(gòu)件。并且主體34和36并不限于具有多個周向設(shè)置的貫通開口的橋體。而是，主體34和36可以是不具有任何貫通開口的平坦體類型。然而，因為橋體類型與平坦體類型相比較容易改變其形狀，所以通過將主體34和36構(gòu)造為橋體類型會導致主體34和36對轉(zhuǎn)矩輸入更敏感。在圖示的第一實施例中，第一接附構(gòu)件31的適配器33構(gòu)成了構(gòu)造為接附至自行車底部托架掛架26的第一部分，而主體34構(gòu)成具有接附至其上的第一平移感測裝置的第二部分。如圖2中最佳地示出，主體34 (例如第二部分)構(gòu)造為設(shè)置在自行車底部托架掛架26的外側(cè)。如圖2中最佳地示出，主體34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34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。在圖示的第一實施例中，第一接附構(gòu)件31還設(shè)置有壓配合至主體34中的第一軸承單元40。由此，第一接附構(gòu)件31構(gòu)造為安裝至底部托架掛架26的第一側(cè)，并構(gòu)造為經(jīng)由第一軸承單元40接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸16。同樣地，第二接附構(gòu)件32也設(shè)置有壓配合至主體36中的第二軸承單元42。由此，第二接附構(gòu)件32構(gòu)造為安裝至底部托架掛架26的第二側(cè)，并構(gòu)造為經(jīng)由第二軸承單元42接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸16。如圖2中所指示，適配器33和35安裝至底部托架掛架26，使得力感測組件14設(shè)置在底部托架掛架26以及曲柄臂20和22之間。優(yōu)選地，適配器33和35各自為由諸如鋼、鋁、鈦或具有合適的剛度和強度的適合的合金的金屬材料制成的整塊的、單體的構(gòu)件。如上 文所提到的，適配器33和35構(gòu)造為牢固地固定至底部托架掛架26的相反端部。在圖示的第一實施例中，適配器33設(shè)置有管狀安裝部33a和環(huán)形法蘭或環(huán)形部33b。同樣地，適配器35設(shè)置有管狀安裝部35a和環(huán)形法蘭或環(huán)形部35b。管狀安裝部33a和35a定尺寸以壓配合至底部托架掛架26的相反端部中，用于將自行車力感測組件14牢固地固定至底部托架掛架26?？商鎿Q地，管狀安裝部33a和35a可以螺紋連接至底部托架掛架26。管狀安裝部33a和35a分別限定內(nèi)開口 33c和35c，用于接收曲柄軸16通過該開口。環(huán)形法蘭33b和35b分別從管狀安裝部33a和35a徑向延伸。環(huán)形法蘭33b和35b分別在主體34和36的外圍處牢固地接附至主體34和36。由此，適配器33和35在相對于旋轉(zhuǎn)軸線A的徑向方向上以及在平行于旋轉(zhuǎn)軸線A的方向上支撐主體34和36。優(yōu)選地，主體34和36各自制造為諸如鋼、鋁、鈦或具有合適的剛度和強度的適合的合金的金屬材料的整塊的、單體的構(gòu)件。主體34和36的厚度和總體尺寸由將作用在曲柄軸16上的預期力、所使用的材料以及要裝備力感測組件14的自行車的大小和類型來確定。在圖示的第一實施例中，主體34具有外部部分34a和限定軸承接收開口 34c的內(nèi)部部分34b，而主體36具有外部部分36a和限定軸承接收開口 36c的內(nèi)部部分36b。第一平移感測裝置和第二平移感測裝置設(shè)置在外部部分34a和36a的中間區(qū)中，用于檢測由于曲柄軸16的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生在主體34和36中的應(yīng)變。外部部分34a和36a通過緊固件F接附至環(huán)形法蘭33b和35b。第一軸承單元40和第二軸承單元42壓配合至內(nèi)部部分34b和36b的軸承接收開口 34c和36c中，使得曲柄軸16的轉(zhuǎn)矩輸入至主體34和36中。如圖4中所示，自行車力感測組件14還包括通過電線48電連接至第一平移感測裝置和第二平移感測裝置的通信單元46，用于接收來自第一平移感測裝置和第二平移感測裝置的電信號。換句話說，通信單元46可操作地耦合至第一平移感測裝置和第二平移感測裝置，使得由通信單元46接收來自第一平移感測裝置和第二平移感測裝置的信號。在第一實施例中，該通信單元46是與第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32分開的。然而，如果需要和/或期望，通信單元46可以支撐在第一接附構(gòu)件31或第二接附構(gòu)件32上。通信單元46包括接收來自第一平移感測裝置和第二平移感測裝置的信號的計算電路，用于計算由于施加至曲柄軸16的踏蹬力而施加至主體34和36的應(yīng)變。如圖4中所示，自行車10進一步包括(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)和來自第一平移感測裝置的力數(shù)據(jù)。使用此數(shù)據(jù)，控制單元50能夠控制自動換擋系統(tǒng)(未示出)。力感測組件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組件14提供的應(yīng)變測量信號確定施加至曲柄軸16的轉(zhuǎn)矩，或者通信單元46可以使用由力感測組件14提供的應(yīng)變測量信號確定施加至曲柄軸16的轉(zhuǎn)矩，并隨后將計算結(jié)果傳遞至控制單元50。該計算可以以任何期望的方式進行。例如，以與第2010/0282001號美國專利公開中相同的方式，由力感測組件14提供的應(yīng)變測量信號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計算)Gr是有效鏈環(huán)的半徑(基于來自檔位傳感器的信號)控制單元50可以使用以下公式計算(每次旋轉(zhuǎn)的)平均轉(zhuǎn)矩T T = to / 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和信號接收單元58設(shè)置在自行車10的手把上的單個殼體中，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。在第一實施例中，電池52經(jīng)由通信單元46將電功率供給至第一平移感測裝置和第二平移感測裝置。在第一實施例中，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可以集成至單個單元中。此外，盡管圖示出通信單元46包括計算電路，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第一平移感測裝置和第二平移感測裝置的信號轉(zhuǎn)移至控制單元50(例如碼表或控制器)，使得由控制單元50進行其中一些或所有計算。換句話說，信號接收單元58可以為通過電纜電連接至通信單元46的I/O接口，和/或該信號接收單元58可以為無線接收器。如圖5中所示，第一平移感測裝置聯(lián)接至第一接附構(gòu)件31，使得第一平移感測裝置感測第一接附構(gòu)件31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。在圖示的第一實施例中，第一平移感測裝置包括第一平移傳感器61和第二平移傳感器62。第一平移傳感器61和第二平移傳感器62構(gòu)成感測第一接附構(gòu)件31上在第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2上的應(yīng)變的第一平移檢測結(jié)構(gòu)。該第一平移傳感器61感測第一接附構(gòu)件31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感測第一接附構(gòu)件31上在第二應(yīng)變測量方向D2上的應(yīng)變。在圖示的第一實施例中，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的傳感器。在圖不的第一實施例中，例如，第一平移傳感器61和第二平移傳感器62是半導體傳感器。半導體傳感器具有形成用于感測兩個應(yīng)變測量方向的橋接電路的四個應(yīng)變測量元件。因為半導體傳感器可以感測兩個應(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中的一個以減少成本。為減少制造自行車力感測組件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應(yīng)變測量元件。主體34中在第一應(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34中在第二應(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34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，力感測組件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。由第一平移傳感器61和第二平移傳感器62檢測的 應(yīng)變和踏蹬力之間的關(guān)系是預先確定的。仍然參考圖5，第二平移感測裝置聯(lián)接至第二接附構(gòu)件32，使得第二平移感測裝置感測第二接附構(gòu)件32上在第三應(yīng)變測量方向D3上以及在與第三應(yīng)變測量方向D3不平行的第四應(yīng)變測量方向D4上的應(yīng)變。在圖示的第一實施例中，第二平移感測裝置包括第三平移傳感器63和第四平移傳感器64。第三平移傳感器63和第四平移傳感器64構(gòu)成感測第二接附構(gòu)件32上在第三應(yīng)變測量方向D3和第四應(yīng)變測量方向D4上的應(yīng)變的第二平移檢測結(jié)構(gòu)。第三應(yīng)變測量方向D3和第四應(yīng)變測量方向D4分別平行于第一應(yīng)變測量方向Dl和第二應(yīng)變測量方向D2。該第三平移傳感器63感測第二接附構(gòu)件32上在第三應(yīng)變測量方向D3上的應(yīng)變。該第四平移傳感器64感測第二接附構(gòu)件32上在第四應(yīng)變測量方向D4上的應(yīng)變。在圖示的第一實施例中，第三平移傳感器63和第四平移傳感器64是相互間隔開的單獨的傳感器。在圖示的第一實施例中，例如，第三平移傳感器63和第四平移傳感器64是半導體傳感器。半導體傳感器具有形成用于感測兩個應(yīng)變測量方向的橋接電路的四個應(yīng)變測量元件。因為半導體傳感器可以感測兩個應(yīng)變測量方向，所以可以省略第三平移傳感器63和第四平移傳感器64中的一個以減少成本。為減少制造自行車力感測組件14的總體成本，優(yōu)選地，第三平移傳感器63和第四平移傳感器64各自分別僅包括單個的應(yīng)變測量元件。然而，為了改善的性能和功能，優(yōu)選地，第三平移傳感器63和第四平移傳感器64各自分別包括至少兩個應(yīng)變測量元件。主體36中在第三應(yīng)變測量方向D3上的應(yīng)變與第三應(yīng)變測量方向D3上的踏蹬力成比例。主體36中在第四應(yīng)變測量方向D4上的應(yīng)變與第四應(yīng)變測量方向D4上的踏蹬力成比例。通過感測主體36中在第三應(yīng)變測量方向D3和第四應(yīng)變測量方向D4上的應(yīng)變，力感測組件14可以將第三平移傳感器63和第四平移傳感器64的結(jié)果合并，以獲得踏蹬力和踏蹬方向的信息。由第三平移傳感器63和第四平移傳感器64檢測的應(yīng)變和踏蹬力之間的關(guān)系是預先確定的。如圖4和5中所不，例如，平移傳感器61、62、63和64相對于第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32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(S卩，在十度之內(nèi))相互垂直，并且第三應(yīng)變測量方向D3和第四應(yīng)變測量方向D4大致(S卩，在十度之內(nèi))相互垂直。在第一實施例中，平移傳感器61、62、63和64安裝在主體34和36背離自行車10的底部托架掛架26的外側(cè)上。然而，平移傳感器61、62、63和64可以分別設(shè)置在主體34和36與適配器33和35之間?？商鎿Q地，平移傳感器61、62、63和64可以設(shè)置為使得平移傳感器中的一個在對應(yīng)的主體的外側(cè)而一個在對應(yīng)的主體的內(nèi)側(cè)。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34的凹進部中，以提供防水密封。該第三平移傳感器63和第四平移傳感器64各自使用樹脂保持在主體36的凹進部中，以提供防水密封。平移傳感器61、62、63和64相對于第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32設(shè)置為使得應(yīng)變測量方向D1、D2、D3和D4通過曲柄軸16的旋轉(zhuǎn)軸線A。優(yōu)選地，平移傳感器61、62、63和64相對于第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32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中的至少一個位于單個的預先確定的平面Pl (圖2)中，并且第三應(yīng)變測量方向D3和第四應(yīng)變測量方向D4中的至少一個位于單個的預先確定的平面P2 (圖2) 中。該預先確定的平面Pl和P2相對于第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32的曲柄軸接收開口的旋轉(zhuǎn)軸線A大致垂直地設(shè)置。第一平移感測裝置和第二平移感測裝置不限于圖2至5中所示出的特別設(shè)置方式。平移傳感器61、62、63和64可以相對于第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32設(shè)置為使得應(yīng)變測量方向D1、D2、D3和D4從曲柄軸16的旋轉(zhuǎn)軸線A偏移。盡管應(yīng)變測量方向Dl和D3優(yōu)選地分別相對于應(yīng)變測量方向D2和D4以90°角度設(shè)置，應(yīng)變測量方向Dl和D3與應(yīng)變測量方向D2和D4之間的角度分別不限于90°或大致90°。應(yīng)變測量方向Dl和D3與應(yīng)變測量方向D2和D4之間的角度分別可以為允許平移傳感器61、62、63和64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。第一平移感測裝置和第二平移感測裝置相對于第一接附構(gòu)件31和第二接附構(gòu)件32設(shè)置為使得應(yīng)變測量方向D1、D2、D3和D4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)置的預先確定的平面延伸?？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。防塵管74也可選地設(shè)置在適配器33和35之間，以在底部托架掛架26中形成密封。并且可選地，第三防塵密封件或覆蓋件78設(shè)置用于覆蓋平移傳感器61和62，并且第四防塵密封件或覆蓋件80設(shè)置用于覆蓋平移傳感器63和64。覆蓋件70、72、78和80是優(yōu)選地由電絕緣并且防水的材料制成的環(huán)形構(gòu)件。因而，覆蓋件70和78包圍并密封軸承單元40以及平移傳感器61和62以抵御水和碎屑，并由此保護軸承單元40以及平移傳感器61和62。類似地，覆蓋件72和80包圍并密封軸承單元42以及平移傳感器63和64以抵御水和碎屑，并由此保護軸承單元42以及平移傳感器63和64。如圖6中所示，圖示了平移傳感器61、62、63和64的替換構(gòu)造。替代使用半導體傳感器，平移傳感器61、62、63和64圖示為常規(guī)應(yīng)變計，其有時還被稱為箔式應(yīng)變計。平移傳感器61、62、63和64使用適用于應(yīng)變計的常規(guī)黏合劑固定至期望的表面。主體34和36定尺寸和形狀以承受可由第一應(yīng)變計SI和第二應(yīng)變計S2測量的有限的彈性形變。如本領(lǐng)域已知的，與常規(guī)應(yīng)變計的電導率相關(guān)聯(lián)的特性響應(yīng)于應(yīng)變計的伸長或壓縮而改變。從本文的附圖和說明書中應(yīng)當理解，如果連接至平移傳感器61、62、63和64的檢測電路由微計算機選擇性地改變，也可以由平移傳感器61、62、63和64中的每個檢測兩個方向上的應(yīng)變。在箔式應(yīng)變計設(shè)置的情形下，平移傳感器61、62、63和64中的每個具有第一應(yīng)變計SI和第二應(yīng)變計S2。優(yōu)選地，平移傳感器61、62、63和64除了其安裝位置外相互相同。第一應(yīng)變計SI和第二應(yīng)變計S2是常規(guī)應(yīng)變計，使用適用于應(yīng)變計的常規(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都可以使用。如圖6中所示，第一應(yīng)變計SI測量主體34或36在張應(yīng)力Fl和壓應(yīng)力F2下的彈性形變。換句話說，張應(yīng)力Fl代表第一應(yīng)變計SI響應(yīng)于施加至主體34或36的力的輕微伸長。壓應(yīng)力F2代表第一應(yīng)變計SI響應(yīng)于施加至主體34或36的力的輕微壓縮。第二應(yīng)
變計S2測量主體34或36在張應(yīng)力F3和壓應(yīng)力F4下的彈性形變。換句話說，張應(yīng)力F3代表第二應(yīng)變計S2響應(yīng)于施加至主體34或36的力的輕微伸長。壓應(yīng)力F4代表第二應(yīng)變計S2響應(yīng)于施加至主體34或36的力的輕微壓縮。第一應(yīng)變計SI和第二應(yīng)變計S2及其對應(yīng)的應(yīng)力F1、F2、F3和F4沿從主體34或36的徑向方向R有角度地偏移大致四十五度角的方向延伸。進一步地，第二應(yīng)變計S2從第一應(yīng)變計SI有角度地偏移大致90度角。平移傳感器61、62、63和64的第一應(yīng)變計SI和第二應(yīng)變計S2用于以與第一實施例的半導體傳感器相同的方式感測應(yīng)變測量方向D1、D2、D3和D4。然而，從本文的附圖和說明書中應(yīng)當理解，各種應(yīng)變測量裝置中的任何一種都可以用于測量由于施加至曲柄軸16的踏蹬力引起的主體34或36中的應(yīng)變。換句話說，平移傳感器61、62、63和64可以根據(jù)需要和/或期望由其他類型的應(yīng)變測量裝置替代。在任何情況下，平移傳感器61、62、63和64都測量由于施加至曲柄軸16的踏蹬力引起的主體34或36中的應(yīng)變。然后，由通信單元或控制單元50的計算電路根據(jù)需要和/或期望使用來自平移傳感器61、62、63和64的應(yīng)變數(shù)據(jù)以計算和顯示轉(zhuǎn)矩信息。如圖7中所示，圖示了相應(yīng)于曲柄臂20和22的計算的位置的四個曲柄位置區(qū)域
①、②、③和④。具體地，曲柄位置區(qū)域①、②、③和④各自代表曲柄軸16的旋轉(zhuǎn)的90度角區(qū)域。四個曲柄位置區(qū)域中的每個處的應(yīng)變由平移傳感器61、62、63和64測量。曲柄軸16相對于旋轉(zhuǎn)軸線A的實際位置由來自踏頻傳感器(未示出)的信號來確定。因為踏頻傳感器還提供預先確定的曲柄位置數(shù)據(jù)和RPM數(shù)據(jù)，所以容易確定一些曲柄位置。例如，通過以Hz (赫茲)為單位測量的采樣頻率F1和曲柄軸16每次旋轉(zhuǎn)的時間T1秒，隨后通過F1除以1\ (F1Zt1)獲得曲柄位置。所測量的應(yīng)變依賴于曲柄的位置而改變。具體地，依賴于鏈條拉伸，平移傳感器61、62、63和64具有不同的響應(yīng)。控制單元50利用來自踏頻傳感器的信號以確定曲柄軸16以及曲柄臂20和22的實際旋轉(zhuǎn)位置，并且因此可以使檢測的平均應(yīng)變與曲柄臂20和22中的每個的四個曲柄位置區(qū)域中的每個相關(guān)聯(lián)?？刂茊卧?0編程和/或配置為使用補償常數(shù)將所有曲柄位置區(qū)域中的應(yīng)變變化考慮進去。平移傳感器61、62、63和64的靈敏度在曲柄位置區(qū)域①、②、③和④處是不同的。通過處理曲柄位置區(qū)域①、
②、③和④中的每個處的相應(yīng)的應(yīng)變數(shù)據(jù)，由控制單元50提供較一致且可靠的計算的鏈條拉伸。進一步地，使用補償常數(shù)al至a8消除了在不同曲柄角度處的第一應(yīng)變計SI和第二應(yīng)變計S2之間的不同靈敏度水平。此外，使用來自平移傳感器61、62、63和64的平均應(yīng)變測量可以消除滯后效應(yīng)。換句話說，通過將來自平移傳感器61、62、63和64的信號算術(shù)地結(jié)合(或求平均數(shù))，控制單元50可以補償任何滯后效應(yīng)。在第2010/0282001號美國專利公開中更詳細地討論了對踏蹬力的計算。如圖8中所示，圖示出兩個可替換的主體134和136用于與第一實施例的適配器33和35 —起使用。換句話說，主體134和136用于替代自行車力感測組件14上的主體34和36。在圖8中，平移傳感器61、62、63和64的位置已改變。特別地，平移傳感器61、62、63和64設(shè)置為使得應(yīng)變測量方向Dl、D2、D3和D4沿相對于旋轉(zhuǎn)軸線A不垂直地(最大呈15度角)設(shè)置的預先確定的平面延伸。此外，平移傳感器61、62、63和64設(shè)置為使得應(yīng)變測量方向D1、D2、D3和D4不通過旋轉(zhuǎn)軸線A。盡管僅選定的實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)。一個元件的功能可以由兩個元件來進行，反之亦然。一個實施例的結(jié)構(gòu)和功能可以在另一個實施例中采用。在特定實施例中所有優(yōu)點并非必須同時存在。從現(xiàn)有技術(shù)看是獨特的每個特征，無論單獨地或與其他特征相結(jié)合，也應(yīng)當看作申請人的進一步發(fā)明的單獨的說明，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)明進行限制。
權(quán)利要求
1.一種自行車力感測組件，包括 第一接附構(gòu)件，其構(gòu)造為安裝至自行車底部托架掛架的第一側(cè)并且構(gòu)造為接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸； 第二接附構(gòu)件，其構(gòu)造為安裝至所述自行車底部托架掛架的第二側(cè)并且構(gòu)造為接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐所述曲柄軸； 第一平移感測裝置，其聯(lián)接至所述第一接附構(gòu)件，使得所述第一平移感測裝置感測所述第一接附構(gòu)件上的應(yīng)變；以及 第二平移感測裝置，其聯(lián)接至所述第二接附構(gòu)件，使得所述第二平移感測裝置感測所述第二接附構(gòu)件上的應(yīng)變。
2.如權(quán)利要求I所述的自行車力感測組件,其中 所述第一平移感測裝置包括感測所述第一接附構(gòu)件上在第一應(yīng)變測量方向上和在與所述第一應(yīng)變測量方向不平行的第二應(yīng)變測量方向上的應(yīng)變的第一平移檢測結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的自行車力感測組件，其中 所述第一平移檢測結(jié)構(gòu)包括感測所述第一接附構(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第一接附構(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的傳感器。
4.如權(quán)利要求2所述的自行車力感測組件，其中 所述第一平移檢測結(jié)構(gòu)包括具有至少兩個應(yīng)變測量元件的單個傳感器。
5.如權(quán)利要求2所述自行車力感測組件，其中 所述第二平移感測裝置包括感測所述第二接附構(gòu)件上在第三應(yīng)變測量方向上和在與所述第三應(yīng)變測量方向不平行的第四應(yīng)變測量方向上的應(yīng)變的第二平移檢測結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的自行車力感測組件，其中 所述第二平移檢測結(jié)構(gòu)包括感測所述第二接附構(gòu)件上在所述第三應(yīng)變測量方向上的應(yīng)變的第三平移傳感器和感測所述第二接附構(gòu)件上在所述第四應(yīng)變測量方向上的應(yīng)變的第四平移傳感器，所述第三平移傳感器和所述第四平移傳感器為單獨的傳感器。
7.如權(quán)利要求5所述的自行車力感測組件，其中 所述第二平移檢測結(jié)構(gòu)包括具有至少兩個應(yīng)變測量元件的單個傳感器。
8.如權(quán)利要求2所述的自行車力感測組件，其中 所述第一平移檢測結(jié)構(gòu)至少包括應(yīng)變計或半導體傳感器。
9.如權(quán)利要求5所述的自行車力感測組件，其中 所述第二平移檢測結(jié)構(gòu)至少包括應(yīng)變計或半導體傳感器。
10.如權(quán)利要求2所述的自行車力感測組件，其中 所述第一平移檢測結(jié)構(gòu)相對于所述第一接附構(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。
11.如權(quán)利要求5所述的自行車力感測組件，其中 所述第二平移檢測結(jié)構(gòu)相對于所述第二接附構(gòu)件設(shè)置為使得所述第三應(yīng)變測量方向和所述第四應(yīng)變測量方向相互垂直地設(shè)置。
12.如權(quán)利要求2所述的自行車力感測組件，其中 所述第一平移檢測結(jié)構(gòu)相對于所述第一接附構(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沿相對于所述第一接附構(gòu)件的曲柄軸接收開口的中心軸線大致垂直地設(shè)置的預先確定的平面延伸。
13.如權(quán)利要求5所述的自行車力感測組件，其中 所述第二平移檢測結(jié)構(gòu)相對于所述第二接附構(gòu)件設(shè)置為使得所述第三應(yīng)變測量方向和所述第四應(yīng)變測量方向中的至少一個沿相對于所述第二接附構(gòu)件的曲柄軸接收開口的中心軸線大致垂直地設(shè)置的預先確定的平面延伸。
14.如權(quán)利要求I所述的自行車力感測組件,其中 所述第一接附構(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到其上的第一平移檢測結(jié)構(gòu)的第二部分。
15.如權(quán)利要求14所述的自行車力感測組件，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)。
16.如權(quán)利要求14所述的自行車力感測組件，其中 所述第二接附構(gòu)件包括構(gòu)造為接附至所述自行車底部托架掛架的第三部分和具有接附到其上的第二平移檢測結(jié)構(gòu)的第四部分。
17.如權(quán)利要求16所述的自行車力感測組件，其中 所述第四部分構(gòu)造為設(shè)置在所述自行車底部托架掛架的外側(cè)。
18.如權(quán)利要求I所述的自行車力感測組件，進一步包括 通信單元，其可操作地耦合至所述第一平移感測裝置和所述第二平移感測裝置，使得來自所述第一平移感測裝置和所述第二平移感測裝置的信號由所述通信單元接收。
19.如權(quán)利要求18所述的自行車力感測組件，其中 所述通信單元包括計算電路。
全文摘要
一種自行車力感測組件，基本設(shè)置有第一接附構(gòu)件、第二接附構(gòu)件、第一平移感測裝置和第二平移感測裝置。該第一接附構(gòu)件構(gòu)造為安裝至自行車底部托架掛架的第一側(cè)并且構(gòu)造為接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸。該第二接附構(gòu)件構(gòu)造為安裝至自行車底部托架掛架的第二側(cè)并且構(gòu)造為接收并可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸。該第一平移感測裝置聯(lián)接至第一接附構(gòu)件，使得第一平移感測裝置感測第一接附構(gòu)件上的應(yīng)變。該第二平移感測裝置聯(lián)接至第二接附構(gòu)件，使得第二平移感測裝置感測第二接附構(gòu)件上的應(yīng)變。
文檔編號G01L5/22GK102778319SQ20121014261
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
發(fā)明者佐佐木文吾 申請人:株式會社島野