測量力的自行車車載測量設備及配有該測量設備的自行車的製作方法

2023-06-08 10:05:46

專利名稱：測量力的自行車車載測量設備及配有該測量設備的自行車的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於自行車的車載測量設備，所述車載測量設備用於測量由騎車 人踩踏板時產生的力。本發明還涉及一種配備有根據本發明的測量設備的自行車。
背景技術：
已知許多不同的用於測量由騎車人在自行車踏板上產生的力的測量設備。這些設 備使用各種類型的傳感器，比如由應用到比如車輪、曲柄(crankset)的曲柄臂、曲柄軸和 踏板軸的自行車元件上的應變儀所形成的伸長計。申請人:還開發了一種在專利FM878328中所描述的測力自行車踏板。在所述踏板 中，使用變形測量計來測量施加到踏板上的力的三個分量，也就是說，縱向分量、橫向分量 和豎直分量。然而，這種踏板非常複雜並且不太適於一般公眾的使用。它更適合於實驗室 使用。還存在光學測量裝置，所述光學測量裝置測量在配備相應頻閃觀測盤(optical disk)的兩個區域之間的變形差。然後，在所有的情形中，必須將由傳感器所提供的信號傳送到電子信號處理裝置， 以將所述信號處理和轉換成能夠被顯示設備使用的信號，從而顯示出被探測的力的值。本發明具體涉及其中力傳感器定位在踏板軸上的設備。在該特定的區域中，這種 類型的測量設備是公知的，但是它不允許使用在傳統的曲柄上。更具體而言，它甚至需要改 變曲柄臂，曲柄臂是特殊的。本發明還涉及安裝在固定的自行車上的設備，並且在計算機上 分析和顯示信息。由於零部件既重又昂貴，因此這種設備僅僅用於醫療目的。而且，在許多公知的設備中，不能分離騎車人的兩隻腳，在踩踏板時也沒有任何牽 引/推進比。此外，專利申請W02010/014242描述了一種在權利要求1的前序部分中所描述類 型的車載測量設備，所述專利申請的申請日在本申請的優先權日之前，但是在本申請之後 公開。然而，這種設備不適於頻繁地安裝在曲柄的曲柄臂上以及頻繁地從曲柄的曲柄臂上 拆卸，並且不允許在不同的自行車上容易地使用測量設備。

發明內容
本發明的目的在於，通過提供一種使騎車人能夠使用其原先的曲柄的用於測量力 的自行車的車載測量設備，來克服公知測量設備的缺點。根據本發明的設備簡單、重量輕並 且能夠非常易於安裝和拆卸，還能夠用在騎車人所擁有的不同的自行車上，使得騎車人感 覺到自己好像在自己常用的自行車上並且用普通的踏板在騎車。根據本發明的測量設備還允許區分右腳和左腳的踩踏力測量。本發明的目的是一種車載測量設備，所述車載測量設備用於測量由騎車人在自行 車踏板上產生的力，所述自行車踏板安裝成在踏板軸上旋轉，所述踏板軸固定在曲柄的曲 柄臂的自由端部處的固定孔中，所述車載測量設備包括定位在踏板軸上的並且能夠探測至少垂直指向踏板軸的力以及提供根據所探測的力的信號的力傳感器，和接收來自傳感器的 信號以便獲得可顯示值的電子裝置，所述電子裝置中的至少一些電子裝置結合在電子卡 中，所述電子卡由獨立能源來供電並且型陽連接構件固定到所述電子卡上，所述陽型連接 構件能夠穿過在曲柄臂上用於踏板軸的所述固定孔，以與設置在踏板軸的固定到曲柄臂上 的端部中的陰型連接構件配合，其特徵在於，所述電子卡與所述陽型連接構件形成為能拆 卸的組件。根據本發明的其它特徵有所述陽型連接構件垂直於所述電子卡延伸，以便當所述陽型連接構件與所述陰型 連接構件配合時，所述電子卡平行於其靠近的曲柄臂；通過設置在所述陽型連接構件和陰型連接構件中的並且能夠彼此匹配的電子接 觸裝置將所述陽型連接構件保持在所述陰型連接構件中；所述力傳感器是應變儀，並且能夠使用鎖緊螺母來調節和緊固踏板軸固定到曲 柄臂上的角度位置，所述鎖緊螺母通過支靠在曲柄臂上與設置在踏板軸上的螺紋配合，以 便踏板軸的固定所述應變儀的兩個相對表面在大致與曲柄臂的縱向軸線一致的平面內延 伸；使用設置在所述陽型連接構件和陰型連接構件上的防錯設備來確定所述陽型連 接構件和陰型連接構件的相對的角度位置；所述防錯設備包括設置在所述陰型連接構件的內表面上的並且能夠與設置在所 述陽型連接構件的外表面上的軸向肋配合的軸向凹槽，或反之亦然；沿直徑方向相對地定位兩個防錯設備，以便允許所述陽型連接構件和陰型連接構 件能夠相對旋轉180° ；所述設備還包括用於曲柄臂的角速度傳感器，所述角速度傳感器包括結合在踏板 本體中的第一部件和結合在踏板軸中的第二部件，所述角速度傳感器能夠產生根據所探測 的角速度的信號，以便將所述信號提供給所述信號處理裝置；所述能源是結合在電子卡中的電池；所述電子卡還包括能夠將測量數據發射到顯示設備的發射器；所述顯示設備是車載顯示設備，所述車載顯示設備向騎車人實時顯示所產生的 力；以及所述電子卡還包括用於存儲數據的存儲器，所述數據從傳感器所發射的信號來獲得。本發明還涉及一種自行車，所述自行車配備有具有這些特徵的測量設備。


參考附圖，通過對本發明的下列非限定實施例的描述，本發明的其它特徵和優點 將顯現出來，其中圖1是示出了根據本發明的設備的部件在組裝前的分解透視圖；圖2是示出了設有陰型連接構件和陽型連接構件的踏板軸的透視圖，所述陽型連 接構件必須容納在所述陰型連接構件中；圖3是踏板軸的透視圖，示出了在踏板軸上的力傳感器的布置以及也放置在踏板軸上的特定電子裝置的布置；圖4是示出了曲柄臂角速度傳感器的兩個部件的布置的局部透視圖；圖5是示出了聯接到曲柄臂上的踏板軸的透視圖；圖6是示出了踏板本體的部件的軸向橫截面圖，所述踏板本體固定到踏板軸，所 述踏板軸又固定到曲柄臂的一側，而根據本發明的電子卡固定到曲柄臂的另一側；圖7是示出了根據本發明的整體組件在與電子卡組裝後並且可供使用的透視圖； 以及圖8是類似於圖7的透視圖，但是沒有電子卡而是在其位置上帶有塞子。
具體實施例方式在附圖中，相同的附圖標記表示相同或相當的元件。圖1顯示了在現有技術中已公知的自動型踏板1，這裡不作詳細描述。踏板1用來 安裝於踏板軸2上，所述踏板軸在其一個端部處設有螺紋3，所述螺紋適於與穿過曲柄的曲 柄臂6的自由端部處的固定孔5內設置的攻絲4(見圖6)配合。在附圖中未示出另一個曲 柄臂，儘管它在相反的方向上延伸，但其與所示的一個曲柄臂相同。由於整個曲柄與本發明 不相關，所以也沒有示出整個曲柄。傳統上使用位於踏板本體10的中空橫向部件9(也見圖6)內的滾針軸承7和滾 動軸承8將踏板1安裝成在踏板軸2上旋轉，所述中空橫向部件形成有用來容納踏板軸2 的凹部。通常將密封接頭11螺紋連接到在曲柄臂6的一側上的踏板軸上，最後，將螺釘12 旋擰到設置在踏板軸2的對應端部處的攻絲中，以限制踏板1在踏板軸上的縱向運動。將 塞子13定位在螺釘的外側以密封踏板本體10的中空橫向部件9的端部。將力傳感器14(見圖幻定位在踏板軸2的平坦表面15上，在示出的示例中，所述 力傳感器由應變儀構成。相同數目的力傳感器14定位在與平坦表面15沿直徑方向相對的 平坦表面(未表示)上。相對於平坦表面15偏移90°的是支撐電子裝置17的另一個平坦表面16，所述電 子裝置用於對由傳感器14所獲得的信號執行初步處理。另一個平坦表面(未表示)定位 成沿直徑方向與平坦表面16相對並且也支撐電子信號處理裝置。圖4示出探測曲柄臂6的旋轉的角速度傳感器18。該角速度傳感器包括結合在踏 板本體的中空橫向部件9中的第一部件19和結合在踏板軸2中的第二部件20。第一部件 19由繞著適當地組成傳感器的第二部件旋轉的磁體構成，這能夠產生根據所探測的角速度 的信號，以便將所述信號提供給所述信號處理裝置17。具有傳感器14、18的軸應該相對於曲柄臂6具有明確的位置。為此，可以使用鎖 緊螺母21來調節和緊固踏板軸2在曲柄臂6上的角度位置，所述鎖緊螺母與設置在踏板軸 2上的第二螺紋22配合。因此，能夠調節該角度位置，以便踏板軸的固定了力傳感器14的 兩個相對表面在大致與曲柄臂的縱向軸線一致的平面上延伸。根據本發明的測量設備還包括電子卡23，該設備的電子裝置中的至少一些電子裝 置結合在所述電子卡中。電子卡23由獨立能源(未表示)來供電，例如，所述能源由結合 在卡中的電池(未表示)優選為可充電電池構成。
陽型連接構件M固定到電子卡23上，穿過在曲柄臂6上的用於踏板軸2的固定 孔5，以便與設置在踏板軸2的固定到曲柄臂6的端部中的陰型連接構件25配合。電子接 觸裝置沈設置在陽型連接構件M和陰型連接構件25中，以提供在電子卡和電路的其他部 分之間的連接，所述電路的剩餘部分包括用於預處理由傳感器14、18所提供的信號的電子
直ο陽型連接構件M垂直於電子卡23延伸，以便當陽型連接構件與陰型連接構件25 配合時，電子卡平行於靠近其的曲柄臂6延伸。明顯地，電子卡可以直接連接到傳感器上並且包含所有用於處理由傳感器14、18 所提供的信號所必需的電子裝置。而且，電子接觸裝置沈能夠彼此匹配以將陽型連接構件M保持在陰型連接構件 25中。由於實踐上沒有縱向作用以使兩個連接構件M、25分離的力，所以卡扣配合或螺釘 固定不是必需的。因此，電子卡23與陽型連接構件M形成組件，所述組件在不需要任何工具的輔助 下能夠通過簡單的牽引就容易地安裝和拆卸，例如被安裝在另一個自行車上，或者在不使 用時保護所述卡或者為卡的電池充電。在圖中未示出的技術等同物的情形中，可以實現陽型連接構件和陰型連接構件的 顛倒布置，這意味著陽型連接構件形成踏板軸的延伸部分，穿過曲柄臂6的固定孔5延伸， 從而與電子卡23中的陰型連接構件配合。使用設置在陽型連接構件和陰型連接構件上的防錯設備來確定陽型連接構件M 和陰型連接構件25的相對的角度位置。該防錯設備包括設置在陰型連接構件25的內表面 上的並且能夠與設置在陽型連接構件的外表面上的軸向肋觀配合的軸向凹槽27，或者反 之亦然。在示出的示例中，沿直徑方向相對地定位兩個防錯設備27、28，以便允許所述陽型 連接構件和陰型連接構件相對移位180°。還在示出的示例中，陽型連接構件M的固定到電子卡21上的端部是六邊形，以便 容納在踏板軸2的具有互補六邊形的端部處的中空部分中。電子卡23有利地還包括能夠將測量數據發射到顯示設備(未表示)的發射器(未 表不)O優選地，顯示設備是車載顯示設備，所述車載顯示設備使得騎車人能夠實時得知 在踩踏板時所產生的力。最後，電子卡還可以包括用於存儲通過由傳感器14、18所發射的信號而獲得的數 據的存儲器(未表示)。當暫時拆除電子卡/陽型連接構件組件時，例如為了清洗自行車或者為了不使用 時對其進行保護，有利地用塞子四來密封由陰型連接構件25所形成的孔，所述塞子適合於 該構件的內部形狀，如圖8中所示。根據本發明的設備還提供如下優點，指向兩個踏板的力的探測和分析是完全分離 的，就像牽引-推進力的分配一樣。明顯地，本發明並不限於所示出和描述的示例，而是本領域的技術人員在不背離 本發明保護範圍可以做出的許多變形的主題。
權利要求
1.車載測量設備，所述車載測量設備用於測量由騎車人在自行車踏板(1)上產生的 力，所述自行車踏板被安裝成在踏板軸( 上旋轉，所述踏板軸被固定在曲柄的曲柄臂(6) 的自由端部處的固定孔(5)中，所述車載測量設備包括定位在踏板軸( 上的並且能夠探 測至少垂直指向踏板軸的力以及提供根據所探測的力的信號的力傳感器(14)，和接收來 自所述傳感器(14)的信號以獲得可顯示值的電子裝置(17)，所述電子裝置(17)中的至少 一些電子裝置被結合在電子卡中，所述電子卡由獨立能源來供電並且陽型連接構件 (24)被固定到所述電子卡上，所述陽型連接構件能夠穿過所述曲柄臂(6)上的用於踏板軸 (2)的所述固定孔(5)，以與設置在所述踏板軸O)的固定到所述曲柄臂(6)的端部中的陰 型連接構件05)配合，其特徵在於，所述電子卡03)與所述陽型連接構件04)形成能易 於拆卸的組件。
2.根據權利要求1所述的力測量設備，其特徵在於，所述陽型連接構件04)垂直於所 述電子卡03)延伸，從而當所述陽型連接構件04)與所述陰型連接構件05)配合時，所 述電子卡平行於靠近所述電子卡的曲柄臂(6)延伸。
3.根據權利要求2所述的力測量設備，其特徵在於，通過設置在所述陽型連接構件 (24)和陰型連接構件0 中的並且能夠彼此匹配的電子接觸裝置( )，將所述陽型連接 構件04)保持在所述陰型連接構件05)中。
4.根據前述權利要求中任一項所述的力測量設備，其中所述力傳感器(14)是應變儀， 其特徵在於，能夠使用鎖緊螺母來調節和緊固固定到所述曲柄臂(6)上的所述踏板軸 (2)的角度位置，所述鎖緊螺母通過支靠在所述曲柄臂(6)上而與設置在所述踏板軸(2)上 的螺紋0 配合，從而使得所述踏板軸的固定所述應變儀(14)的兩個相對表面(15) 在大致與所述曲柄臂(6)的縱向軸線一致的平面內延伸。
5.根據前述權利要求中任一項所述的力測量設備，其特徵在於，使用設置在所述型陽 連接構件和所述陰型連接構件上的防錯設備(27、28)來確定所述陽型連接構件04)和陰 型連接 構件05)的相對的角度位置。
6.根據權利要求5所述的力測量設備，其特徵在於，所述防錯設備包括設置在所述陰 型連接構件05)的內表面上的並且能夠與設置在所述陽型連接構件04)的外表面上的軸 向肋08)配合的軸向凹槽(27)，或者反之亦然。
7.根據權利要求6所述的力測量設備，其特徵在於，沿直徑方向相對地定位所述兩 個防錯設備07、觀)，以便允許所述陽型連接構件04)和陰型連接構件0 相對旋轉 180°。
8.根據前述權利要求中任一項所述的力測量設備，其特徵在於，所述力測量設備還包 括用於曲柄臂(6)的角速度傳感器(18)，所述角速度傳感器包括結合在踏板本體(10)中的 第一部件(19)和結合在所述踏板軸( 中的第二部件(20)，所述角速度傳感器能夠產生根 據所探測的角速度的信號，以便將所述信號提供給所述信號處理裝置(17)。
9.根據前述權利要求中任一項所述的力測量設備，其特徵在於，所述能源是結合在所 述電子卡03)中的電池。
10.根據前述權利要求中任一項所述的力測量設備，其特徵在於，所述電子卡03)還 包括能夠將測量數據發射到顯示設備的發射器。
11.根據權利要求10所述的力測量設備，其特徵在於，所述顯示設備是車載顯示設備，所述車載顯示設備向騎車人實時顯示所產生的力。
12.根據前述權利要求中任一項所述的力測量設備，其特徵在於，所述電子卡03)還 包括用於存儲通過由所述傳感器(14、18)所發射的信號而獲得的數據的存儲器。
13.自行車，所述自行車配備有根據權利要求1至12中任一項所述的測量設備。
全文摘要
本發明涉及一種用於測量力的自行車車載測量設備以及配備有這種測量設備的自行車。本發明的測量設備用於測量自行車踏板(1)上的力，該自行車踏板安裝成在被固定在曲柄的曲柄臂(6)的自由端部處的踏板軸(2)上旋轉。所述設備包括定位在踏板軸上的並且能夠探測垂直指向踏板軸的力以及提供根據所探測的力的信號的力傳感器，和能夠處理從傳感器獲得的信號的電子裝置。電子裝置中的一些被結合在電子卡(23)中，該電子卡由獨立能源來供電並且陽型連接構件(24)固定到該電子卡上，該陽連接構件能夠穿過曲柄臂(6)上的踏板軸(2)的固定孔(5)，以與設置在踏板軸的端部中的陰型連接構件配合。電子卡與陽型連接構件形成能易於拆卸的組件。
文檔編號G01L5/22GK102072792SQ20101057070
公開日2011年5月25日 申請日期2010年9月25日 優先權日2009年9月22日
發明者弗雷德裡克·魯德格斯, 朱利安·布歇 申請人:洛克塞格爾國際公司