CN102778319A

CN102778319A - 自行车力感测组件

Info

Publication number: CN102778319A
Application number: CN2012101426144A
Authority: CN
Inventors: 佐佐木文吾
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: TWI537174B; TW201244987A; DE102012104065A1; DE102012104065B4; US8746081B2; US20120285265A1; JP2012236589A; JP5509250B2; CN102778319B

Abstract

一种自行车力感测组件，基本设置有第一接附构件、第二接附构件、第一平移感测装置和第二平移感测装置。该第一接附构件构造为安装至自行车底部托架挂架的第一侧并且构造为接收并可旋转地支撑曲柄轴。该第二接附构件构造为安装至自行车底部托架挂架的第二侧并且构造为接收并可旋转地支撑曲柄轴。该第一平移感测装置联接至第一接附构件，使得第一平移感测装置感测第一接附构件上的应变。该第二平移感测装置联接至第二接附构件，使得第二平移感测装置感测第二接附构件上的应变。

Description

自行车力感测组件

技术领域

本发明总地涉及自行车力感测组件。更具体地，本发明涉及用于感测施加至曲柄轴的踏蹬力的自行车力感测组件。

背景技术

自行车有时装备有用于检测作用在自行车曲柄轴上的力的力传感器。例如，在第7,516,677号美国专利（转让给株式会社岛野）中，在曲柄轴上设置有圆柱形扭矩检测套筒构件（力传感器单元），用于检测施加至曲柄轴的转矩。第1,361,822号欧洲专利公开中公开了用于检测作用在自行车曲柄轴上的力的力传感器的另一个示例。在此专利公开中，传感器定位于底部托架管的径向内表面和围绕曲柄轴轴承之一的环形构件的径向延伸的外表面之间。在这些设置方式中，应变传感器仅检测作用在自行车曲柄轴上的来自一条腿的踏蹬力。由此，在这些设置方式中，所计算的踏蹬力有时可能是不准确的。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种自行车力感测组件，其可以较准确地测量作用在自行车曲柄轴上的踏蹬力。

前述的目的基本可以通过提供基本包括第一接附构件、第二接附构件、第一平移感测装置和第二平移感测装置的自行车力感测组件而获得。该第一接附构件构造为安装至自行车底部托架挂架的第一侧，并且构造为接收并可旋转地支撑曲柄轴。该第二接附构件构造为安装至自行车底部托架挂架的第二侧，并且构造为接收并可旋转地支撑曲柄轴。第一平移感测装置联接至第一接附构件，使得第一平移感测装置感测第一接附构件上的应变。第二平移感测装置联接至第二接附构件，使得第二平移感测装置感测第二接附构件上的应变。

从结合附图公开了优选实施例的下文的详细说明中，本领域技术人员可以了解本发明的这些和其他目的、特征、方面和优点。

附图说明

现参考形成本原始公开的一部分的附图：

图1是自行车的侧视图，示出了具有装备有根据第一实施例的自行车力感测组件的底部托架管的车架；

图2是沿图1中的剖面线2-2的自行车的底部托架管的截面图，示出了根据第一实施例的安装在底部托架上的自行车力感测组件；

图3是前曲柄组件的选定的部分和根据第一实施例的自行车力感测组件相对于底部托架挂架的分解透视图；

图4是根据第一实施例的自行车力感测组件的立体图，其中移除了覆盖件显示，并且通信单元和控制单元显示为简化的框图；

图5是根据第一实施例的自行车力感测组件的侧视图，其中移除了覆盖件显示，并且通信单元显示为简化的框图；

图6是主体的放大侧视图，其中平移传感器由一对应变计形成；

图7是自行车力感测组件的示意性表示，示出了在计算作用在自行车曲柄轴上的踏蹬力时使用的四个曲柄位置区域；以及

图8是根据第二实施例的自行车力感测组件的侧视图，其中移除了覆盖件显示，并且通信单元显示为简化的框图。

具体实施方式

现将参考附图解释本发明的选定的实施例。从本公开中本领域技术人员能够了解，所提供的本发明的实施例的以下说明仅仅是示例性的，并且无意于对由所附的权利要求及其等同方式所限定的本发明进行限制。

首先参考图1至3，图示了具有装备有根据第一实施例的自行车力感测组件14（在图2和图3中示出）的曲柄轴组件12的自行车10。如图2和3所示，该力感测组件14构造为在骑自行车的人（未示出）在一对自行车踏板18（在图1中示出）上施加力时感测由骑自行车的人经由一对曲柄臂20和22施加在曲柄轴组件12的曲柄轴16（在图2中示出）两侧上的力。该自行车踏板18包括常规的约束装置，该约束装置构造为以常规的方式可释放地保持自行车鞋（未示出）上的防滑钉。具体地，当匹配的自行车鞋由自行车踏板18保持时，由骑自行车的人（未示出）所产生的旋转功率在向下骑行运动和向上骑行运动的过程中都从自行车鞋传输至自行车踏板18。

如图2和3中所示，曲柄轴组件12安装至自行车10的自行车车架24。特别地，该曲柄轴组件12安装至车架24的底部托架挂架26。该底部托架挂架26构造为将曲柄轴16接收在其中，以可旋转地支撑曲柄轴16。如图2所示，该曲柄轴16是中空的圆柱形构件，其可旋转地安装以延伸通过底部托架挂架26。右曲柄20固定至曲柄轴16的右端部，同时左曲柄22可拆卸地固定至曲柄轴16的左端部。该曲柄轴16构造为绕延伸经过该曲柄轴16的中心的旋转轴线A旋转。由此，旋转轴线A也是曲柄轴16和底部托架挂架26的中心轴线。尽管曲柄轴16图示为中空的圆柱形构件，但是该曲柄轴16并不限于中空的圆柱形构件。例如，该曲柄轴是实心杆并且曲柄臂通过螺栓固定至该曲柄轴也是可接受的。车架24可以由焊接在一起的金属管区段制成，或者可替换地，可以由复合材料制成，使得车架24的管通过树脂和/或碳纤维材料相互固定。因为该车架24是自行车10的常规特征，为简洁起见，除了底部托架挂架26外，该车架24的进一步说明予以省略。

底部托架挂架26是具有开口端部的中空的管状元件。该底部托架挂架26有时称为底部托架管。该底部托架挂架26构造为以相对常规的方式支撑曲柄轴16和与曲柄轴16相关联的元件。该底部托架挂架26的每个开口端部支撑力感测组件14，其支撑方式将在下文较详细说明。

该底部托架挂架26的每个开口端部都可以构造为不具有机加工螺纹来接收曲柄轴支撑元件。

现具体结合图2至6给出对自行车力感测组件14的说明。该自行车力感测组件14基本包括第一自行车力感测装置28和第二自行车力感测装置30。第一自行车力感测装置28安装在曲柄轴16的右端部上，而第二自行车力感测装置30安装在曲柄轴16的左端部上。由此，第一自行车力感测装置28检测由骑车者的右腿施加至曲柄轴16的右端部的踏蹬力，并且第二自行车力感测装置30检测由骑车者的左腿施加至曲柄轴16的左端部的踏蹬力。在图示的实施例中，第一自行车力感测装置28和第二自行车力感测装置30在构造上相同。这允许单个零件制造用于第一自行车力感测装置28和第二自行车力感测装置30两者。当然，根据需要和/或期望，第一自行车力感测装置28和第二自行车力感测装置30可以具有不同构造。第一自行车力感测装置28通过第一接附构件31安装至曲柄轴16的右端部，而第二自行车力感测装置30通过第二接附构件32安装至曲柄轴16的左端部。在图示的第一实施例中，第一接附构件31和第二接附构件32各自构造为通过压配合的设置方式不可移动地安装至底部托架挂架26。可替换地，底部托架挂架26的每个开口端部包括机加工内螺纹，使得第一接附构件31和第二接附构件32螺纹连接至底部托架挂架26的开口端部内。

在图示的此第一实施例中，如图3中所示，第一接附构件31是包括适配器33和主体34的两件结构。如图4和5中所示，主体34通过多个紧固件F牢固地固定至适配器33，使得适配器33和主体34形成一体的单元。同样地，第二接附构件32是包括适配器35和主体36的两件结构。如图5中所示，主体36通过多个紧固件F牢固地固定至适配器35，使得适配器35和主体36形成一体的单元。

为了确定施加至曲柄轴16的端部的踏蹬力，第一平移检测结构37联接至第一接附构件31的主体34，并且第二平移检测结构38联接至第二接附构件32的主体36。第一平移感测装置感测第一接附构件31上的应变。第二平移感测装置感测第二接附构件32上的应变。下文会更详细地讨论第一平移检测结构37和第二平移检测结构38。

在图示的此第一实施例中，适配器33构成第一接附构件31的构造为接附至自行车底部托架挂架26的第一部分，而主体34构成第一接附构件31的具有接附至其上的第一平移检测结构37的第二部分。类似地，适配器35构成第二接附构件32的构造为接附至自行车底部托架挂架26的第一部分，而主体36构成第二接附构件32的具有接附至其上的第二平移检测结构38的第二部分。当认为第一接附构件31和第二接附构件32一起作为自行车力感测组件14的一部分时，还可以认为适配器35和主体36分别为第二接附构件32的第三部分和第四部分。如图2中所示，主体34和36（也就是第二部分和第四部分）构造为设置在自行车底部托架挂架26的外侧。

第一接附构件31和第二接附构件32的基本构造与第2010/0282001号美国专利公开中公开的力传感器组件基本相同。当然，本领域技术人员从本公开能够了解，对于第一接附构件31和第二接附构件32还可以使用其他构造。例如，主体和适配器可以通过焊接、黏合和/或压配合代替螺栓固定在一起。此外，如果需要和/或期望，还可以将主体和适配器制作为整块的、单体的构件。并且主体34和36并不限于具有多个周向设置的贯通开口的桥体。而是，主体34和36可以是不具有任何贯通开口的平坦体类型。然而，因为桥体类型与平坦体类型相比较容易改变其形状，所以通过将主体34和36构造为桥体类型会导致主体34和36对转矩输入更敏感。

在图示的第一实施例中，第一接附构件31的适配器33构成了构造为接附至自行车底部托架挂架26的第一部分，而主体34构成具有接附至其上的第一平移感测装置的第二部分。如图2中最佳地示出，主体34（例如第二部分）构造为设置在自行车底部托架挂架26的外侧。如图2中最佳地示出，主体34还支撑第一轴承单元40，使得第一轴承单元40设置在自行车底部托架挂架26的外侧。然而，根据需要和/或期望将主体34构造为使得第一轴承单元40设置在自行车底部托架挂架26的内侧也是可接受的。

在图示的第一实施例中，第一接附构件31还设置有压配合至主体34中的第一轴承单元40。由此，第一接附构件31构造为安装至底部托架挂架26的第一侧，并构造为经由第一轴承单元40接收并可旋转地支撑曲柄轴16。同样地，第二接附构件32也设置有压配合至主体36中的第二轴承单元42。由此，第二接附构件32构造为安装至底部托架挂架26的第二侧，并构造为经由第二轴承单元42接收并可旋转地支撑曲柄轴16。

如图2中所指示，适配器33和35安装至底部托架挂架26，使得力感测组件14设置在底部托架挂架26以及曲柄臂20和22之间。优选地，适配器33和35各自为由诸如钢、铝、钛或具有合适的刚度和强度的适合的合金的金属材料制成的整块的、单体的构件。如上文所提到的，适配器33和35构造为牢固地固定至底部托架挂架26的相反端部。

在图示的第一实施例中，适配器33设置有管状安装部33a和环形法兰或环形部33b。同样地，适配器35设置有管状安装部35a和环形法兰或环形部35b。管状安装部33a和35a定尺寸以压配合至底部托架挂架26的相反端部中，用于将自行车力感测组件14牢固地固定至底部托架挂架26。可替换地，管状安装部33a和35a可以螺纹连接至底部托架挂架26。管状安装部33a和35a分别限定内开口33c和35c，用于接收曲柄轴16通过该开口。环形法兰33b和35b分别从管状安装部33a和35a径向延伸。环形法兰33b和35b分别在主体34和36的外围处牢固地接附至主体34和36。由此，适配器33和35在相对于旋转轴线A的径向方向上以及在平行于旋转轴线A的方向上支撑主体34和36。

优选地，主体34和36各自制造为诸如钢、铝、钛或具有合适的刚度和强度的适合的合金的金属材料的整块的、单体的构件。主体34和36的厚度和总体尺寸由将作用在曲柄轴16上的预期力、所使用的材料以及要装备力感测组件14的自行车的大小和类型来确定。在图示的第一实施例中，主体34具有外部部分34a和限定轴承接收开口34c的内部部分34b，而主体36具有外部部分36a和限定轴承接收开口36c的内部部分36b。第一平移感测装置和第二平移感测装置设置在外部部分34a和36a的中间区中，用于检测由于曲柄轴16的旋转而发生在主体34和36中的应变。外部部分34a和36a通过紧固件F接附至环形法兰33b和35b。第一轴承单元40和第二轴承单元42压配合至内部部分34b和36b的轴承接收开口34c和36c中，使得曲柄轴16的转矩输入至主体34和36中。

如图4中所示，自行车力感测组件14还包括通过电线48电连接至第一平移感测装置和第二平移感测装置的通信单元46，用于接收来自第一平移感测装置和第二平移感测装置的电信号。换句话说，通信单元46可操作地耦合至第一平移感测装置和第二平移感测装置，使得由通信单元46接收来自第一平移感测装置和第二平移感测装置的信号。在第一实施例中，该通信单元46是与第一接附构件31和第二接附构件32分开的。然而，如果需要和/或期望，通信单元46可以支撑在第一接附构件31或第二接附构件32上。通信单元46包括接收来自第一平移感测装置和第二平移感测装置的信号的计算电路，用于计算由于施加至曲柄轴16的踏蹬力而施加至主体34和36的应变。

如图4中所示，自行车10进一步包括（除其他之外）控制单元50和电池52。该控制单元50接附至诸如手把的车架24的前部区段。控制单元50根据需要和/或期望接收信号和/或控制自行车10的各种部件。例如，控制单元50可以经由通信单元46接收来自踏频传感器的每分钟转数（RPM）数据、来自档位传感器的档位数据和来自第一平移感测装置的力数据。使用此数据，控制单元50能够控制自动换挡系统（未示出）。

力感测组件14可操作地连接至控制单元50和电池52。如下文将提到的，控制单元50可以配置为使用由力感测组件14提供的应变测量信号确定施加至曲柄轴16的转矩，或者通信单元46可以使用由力感测组件14提供的应变测量信号确定施加至曲柄轴16的转矩，并随后将计算结果传递至控制单元50。该计算可以以任何期望的方式进行。例如，以与第2010/0282001号美国专利公开中相同的方式，由力感测组件14提供的应变测量信号可以用于确定施加至曲柄轴16的转矩。例如，通信单元46或控制单元50可以使用以下公式计算功率：

P＝Fc·Vc

其中：

Vc是链条速度

Vc＝ω·Gr

其中：

ω是旋转速度（基于来自踏频传感器的信号计算）

Gr是有效链环的半径（基于来自档位传感器的信号）

控制单元50可以使用以下公式计算（每次旋转的）平均转矩T：

T＝ω／P

如图4中所示，控制单元50基本上包括显示器54、微处理器56和信号接收单元58。尽管在图1中图示出显示器54、微处理器56和信号接收单元58设置在自行车10的手把上的单个壳体中，根据需要和/或期望，这些部件可以是分开的并安装在自行车10的不同位置处。在第一实施例中，电池52经由通信单元46将电功率供给至第一平移感测装置和第二平移感测装置。在第一实施例中，该电池52还将电功率供给至控制单元50。根据本公开，显然根据需要和/或期望，可以使用其他功率源将必要的电功率供给至各种部件。

在第一实施例中，通信单元46和控制单元50是分开的构件，其中数据从通信单元46传递至控制单元50，用于向骑车者显示和/或用于在自动换挡系统中或其他自行车系统中使用。然而，根据需要和/或期望，通信单元46和控制单元50可以集成至单个单元中。此外，尽管图示出通信单元46包括计算电路，根据本公开，显然通信单元46可以经由无线通信或线缆将来自第一平移感测装置和第二平移感测装置的信号转移至控制单元50（例如码表或控制器），使得由控制单元50进行其中一些或所有计算。换句话说，信号接收单元58可以为通过电缆电连接至通信单元46的I/O接口，和/或该信号接收单元58可以为无线接收器。

如图5中所示，第一平移感测装置联接至第一接附构件31，使得第一平移感测装置感测第一接附构件31上在第一应变测量方向D1上以及在与第一应变测量方向D1不平行的第二应变测量方向D2上的应变。在图示的第一实施例中，第一平移感测装置包括第一平移传感器61和第二平移传感器62。第一平移传感器61和第二平移传感器62构成感测第一接附构件31上在第一应变测量方向D1和第二应变测量方向D2上的应变的第一平移检测结构。该第一平移传感器61感测第一接附构件31上在第一应变测量方向D1上的应变。该第二平移传感器62感测第一接附构件31上在第二应变测量方向D2上的应变。在图示的第一实施例中，第一平移传感器61和第二平移传感器62是相互间隔开的单独的传感器。

在图示的第一实施例中，例如，第一平移传感器61和第二平移传感器62是半导体传感器。半导体传感器具有形成用于感测两个应变测量方向的桥接电路的四个应变测量元件。因为半导体传感器可以感测两个应变测量方向，所以可以省略第一平移传感器61和第二平移传感器62中的一个以减少成本。为减少制造自行车力感测组件14的总体成本，优选地，第一平移传感器61和第二平移传感器62各自分别仅包括单个的应变测量元件。然而，为了改善的性能和功能，优选地，第一平移传感器61和第二平移传感器62各自分别包括至少两个应变测量元件。主体34中在第一应变测量方向D1上的应变与第一应变测量方向D1上的踏蹬力成比例。主体34中在第二应变测量方向D2上的应变与第二应变测量方向D2上的踏蹬力成比例。通过感测主体34中在第一应变测量方向D1和第二应变测量方向D2上的应变，力感测组件14可以将第一平移传感器61和第二平移传感器62的结果合并，以获得踏蹬力和踏蹬方向的信息。由第一平移传感器61和第二平移传感器62检测的应变和踏蹬力之间的关系是预先确定的。

仍然参考图5，第二平移感测装置联接至第二接附构件32，使得第二平移感测装置感测第二接附构件32上在第三应变测量方向D3上以及在与第三应变测量方向D3不平行的第四应变测量方向D4上的应变。在图示的第一实施例中，第二平移感测装置包括第三平移传感器63和第四平移传感器64。第三平移传感器63和第四平移传感器64构成感测第二接附构件32上在第三应变测量方向D3和第四应变测量方向D4上的应变的第二平移检测结构。第三应变测量方向D3和第四应变测量方向D4分别平行于第一应变测量方向D1和第二应变测量方向D2。该第三平移传感器63感测第二接附构件32上在第三应变测量方向D3上的应变。该第四平移传感器64感测第二接附构件32上在第四应变测量方向D4上的应变。在图示的第一实施例中，第三平移传感器63和第四平移传感器64是相互间隔开的单独的传感器。

在图示的第一实施例中，例如，第三平移传感器63和第四平移传感器64是半导体传感器。半导体传感器具有形成用于感测两个应变测量方向的桥接电路的四个应变测量元件。因为半导体传感器可以感测两个应变测量方向，所以可以省略第三平移传感器63和第四平移传感器64中的一个以减少成本。为减少制造自行车力感测组件14的总体成本，优选地，第三平移传感器63和第四平移传感器64各自分别仅包括单个的应变测量元件。然而，为了改善的性能和功能，优选地，第三平移传感器63和第四平移传感器64各自分别包括至少两个应变测量元件。主体36中在第三应变测量方向D3上的应变与第三应变测量方向D3上的踏蹬力成比例。主体36中在第四应变测量方向D4上的应变与第四应变测量方向D4上的踏蹬力成比例。通过感测主体36中在第三应变测量方向D3和第四应变测量方向D4上的应变，力感测组件14可以将第三平移传感器63和第四平移传感器64的结果合并，以获得踏蹬力和踏蹬方向的信息。由第三平移传感器63和第四平移传感器64检测的应变和踏蹬力之间的关系是预先确定的。

如图4和5中所示，例如，平移传感器61、62、63和64相对于第一接附构件31和第二接附构件32设置为使得第一应变测量方向D1和第二应变测量方向D2大致（即，在十度之内）相互垂直，并且第三应变测量方向D3和第四应变测量方向D4大致（即，在十度之内）相互垂直。在第一实施例中，平移传感器61、62、63和64安装在主体34和36背离自行车10的底部托架挂架26的外侧上。然而，平移传感器61、62、63和64可以分别设置在主体34和36与适配器33和35之间。可替换地，平移传感器61、62、63和64可以设置为使得平移传感器中的一个在对应的主体的外侧而一个在对应的主体的内侧。该第一平移传感器61和第二平移传感器62各自使用树脂保持在主体34的凹进部中，以提供防水密封。该第三平移传感器63和第四平移传感器64各自使用树脂保持在主体36的凹进部中，以提供防水密封。

平移传感器61、62、63和64相对于第一接附构件31和第二接附构件32设置为使得应变测量方向D1、D2、D3和D4通过曲柄轴16的旋转轴线A。优选地，平移传感器61、62、63和64相对于第一接附构件31和第二接附构件32设置为使得第一应变测量方向D1和第二应变测量方向D2中的至少一个位于单个的预先确定的平面P1（图2）中，并且第三应变测量方向D3和第四应变测量方向D4中的至少一个位于单个的预先确定的平面P2（图2）中。该预先确定的平面P1和P2相对于第一接附构件31和第二接附构件32的曲柄轴接收开口的旋转轴线A大致垂直地设置。

第一平移感测装置和第二平移感测装置不限于图2至5中所示出的特别设置方式。平移传感器61、62、63和64可以相对于第一接附构件31和第二接附构件32设置为使得应变测量方向D1、D2、D3和D4从曲柄轴16的旋转轴线A偏移。尽管应变测量方向D1和D3优选地分别相对于应变测量方向D2和D4以90°角度设置，应变测量方向D1和D3与应变测量方向D2和D4之间的角度分别不限于90°或大致90°。应变测量方向D1和D3与应变测量方向D2和D4之间的角度分别可以为允许平移传感器61、62、63和64的结果用于获得施加至曲柄轴16的踏蹬力和踏蹬方向的信息的任何角度。第一平移感测装置和第二平移感测装置相对于第一接附构件31和第二接附构件32设置为使得应变测量方向D1、D2、D3和D4沿相对于曲柄轴16的旋转轴线A不垂直地（最大呈15度角）设置的预先确定的平面延伸。

可选地，第一防尘密封件或覆盖件70设置用于覆盖第一轴承单元40，并且第二防尘密封件或覆盖件72设置用于覆盖第二轴承单元42。防尘管74也可选地设置在适配器33和35之间，以在底部托架挂架26中形成密封。并且可选地，第三防尘密封件或覆盖件78设置用于覆盖平移传感器61和62，并且第四防尘密封件或覆盖件80设置用于覆盖平移传感器63和64。覆盖件70、72、78和80是优选地由电绝缘并且防水的材料制成的环形构件。因而，覆盖件70和78包围并密封轴承单元40以及平移传感器61和62以抵御水和碎屑，并由此保护轴承单元40以及平移传感器61和62。类似地，覆盖件72和80包围并密封轴承单元42以及平移传感器63和64以抵御水和碎屑，并由此保护轴承单元42以及平移传感器63和64。

如图6中所示，图示了平移传感器61、62、63和64的替换构造。替代使用半导体传感器，平移传感器61、62、63和64图示为常规应变计，其有时还被称为箔式应变计。平移传感器61、62、63和64使用适用于应变计的常规黏合剂固定至期望的表面。主体34和36定尺寸和形状以承受可由第一应变计S1和第二应变计S2测量的有限的弹性形变。如本领域已知的，与常规应变计的电导率相关联的特性响应于应变计的伸长或压缩而改变。从本文的附图和说明书中应当理解，如果连接至平移传感器61、62、63和64的检测电路由微计算机选择性地改变，也可以由平移传感器61、62、63和64中的每个检测两个方向上的应变。

在箔式应变计设置的情形下，平移传感器61、62、63和64中的每个具有第一应变计S1和第二应变计S2。优选地，平移传感器61、62、63和64除了其安装位置外相互相同。第一应变计S1和第二应变计S2是常规应变计，使用适用于应变计的常规黏合剂固定至期望的表面。然而，从本文的附图和说明书中应当理解，根据需要和/或期望，各种应变测量装置中的任何一个都可以使用。

如图6中所示，第一应变计S1测量主体34或36在张应力F1和压应力F2下的弹性形变。换句话说，张应力F1代表第一应变计S1响应于施加至主体34或36的力的轻微伸长。压应力F2代表第一应变计S1响应于施加至主体34或36的力的轻微压缩。第二应变计S2测量主体34或36在张应力F3和压应力F4下的弹性形变。换句话说，张应力F3代表第二应变计S2响应于施加至主体34或36的力的轻微伸长。压应力F4代表第二应变计S2响应于施加至主体34或36的力的轻微压缩。第一应变计S1和第二应变计S2及其对应的应力F1、F2、F3和F4沿从主体34或36的径向方向R有角度地偏移大致四十五度角的方向延伸。进一步地，第二应变计S2从第一应变计S1有角度地偏移大致90度角。平移传感器61、62、63和64的第一应变计S1和第二应变计S2用于以与第一实施例的半导体传感器相同的方式感测应变测量方向D1、D2、D3和D4。

然而，从本文的附图和说明书中应当理解，各种应变测量装置中的任何一种都可以用于测量由于施加至曲柄轴16的踏蹬力引起的主体34或36中的应变。换句话说，平移传感器61、62、63和64可以根据需要和/或期望由其他类型的应变测量装置替代。在任何情况下，平移传感器61、62、63和64都测量由于施加至曲柄轴16的踏蹬力引起的主体34或36中的应变。然后，由通信单元或控制单元50的计算电路根据需要和/或期望使用来自平移传感器61、62、63和64的应变数据以计算和显示转矩信息。

如图7中所示，图示了相应于曲柄臂20和22的计算的位置的四个曲柄位置区域①、②、③和④。具体地，曲柄位置区域①、②、③和④各自代表曲柄轴16的旋转的90度角区域。四个曲柄位置区域中的每个处的应变由平移传感器61、62、63和64测量。曲柄轴16相对于旋转轴线A的实际位置由来自踏频传感器（未示出）的信号来确定。因为踏频传感器还提供预先确定的曲柄位置数据和RPM数据，所以容易确定一些曲柄位置。例如，通过以Hz（赫兹）为单位测量的采样频率F₁和曲柄轴16每次旋转的时间T₁秒，随后通过F₁除以T₁（F₁/T₁）获得曲柄位置。所测量的应变依赖于曲柄的位置而改变。具体地，依赖于链条拉伸，平移传感器61、62、63和64具有不同的响应。控制单元50利用来自踏频传感器的信号以确定曲柄轴16以及曲柄臂20和22的实际旋转位置，并且因此可以使检测的平均应变与曲柄臂20和22中的每个的四个曲柄位置区域中的每个相关联。控制单元50编程和/或配置为使用补偿常数将所有曲柄位置区域中的应变变化考虑进去。平移传感器61、62、63和64的灵敏度在曲柄位置区域①、②、③和④处是不同的。通过处理曲柄位置区域①、②、③和④中的每个处的相应的应变数据，由控制单元50提供较一致且可靠的计算的链条拉伸。进一步地，使用补偿常数a1至a8消除了在不同曲柄角度处的第一应变计S1和第二应变计S2之间的不同灵敏度水平。此外，使用来自平移传感器61、62、63和64的平均应变测量可以消除滞后效应。换句话说，通过将来自平移传感器61、62、63和64的信号算术地结合（或求平均数），控制单元50可以补偿任何滞后效应。在第2010/0282001号美国专利公开中更详细地讨论了对踏蹬力的计算。

如图8中所示，图示出两个可替换的主体134和136用于与第一实施例的适配器33和35一起使用。换句话说，主体134和136用于替代自行车力感测组件14上的主体34和36。在图8中，平移传感器61、62、63和64的位置已改变。特别地，平移传感器61、62、63和64设置为使得应变测量方向D1、D2、D3和D4沿相对于旋转轴线A不垂直地（最大呈15度角）设置的预先确定的平面延伸。此外，平移传感器61、62、63和64设置为使得应变测量方向D1、D2、D3和D4不通过旋转轴线A。

尽管仅选定的实施例被选择用于图示本发明，从本公开中本领域技术人员能够了解，在不脱离由所附的权利要求书所限定的本发明的范围的基础上可以对本文进行各种改变和修改。除非特别指定，示出为相互直接连接或接触的部件可以具有设置在其之间的中间结构。一个元件的功能可以由两个元件来进行，反之亦然。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中采用。在特定实施例中所有优点并非必须同时存在。从现有技术看是独特的每个特征，无论单独地或与其他特征相结合，也应当看作申请人的进一步发明的单独的说明，包括由这种特征所体现的结构性和/或功能性构思。由此，上述对根据本发明的实施例的说明仅仅是示例性的，无意于对由所附的权利要求书及其等同方式所限定的本发明进行限制。

Claims

1.一种自行车力感测组件，包括：

第一接附构件，其构造为安装至自行车底部托架挂架的第一侧并且构造为接收并可旋转地支撑曲柄轴；

第二接附构件，其构造为安装至所述自行车底部托架挂架的第二侧并且构造为接收并可旋转地支撑所述曲柄轴；

第一平移感测装置，其联接至所述第一接附构件，使得所述第一平移感测装置感测所述第一接附构件上的应变；以及

第二平移感测装置，其联接至所述第二接附构件，使得所述第二平移感测装置感测所述第二接附构件上的应变。

2.如权利要求1所述的自行车力感测组件，其中

所述第一平移感测装置包括感测所述第一接附构件上在第一应变测量方向上和在与所述第一应变测量方向不平行的第二应变测量方向上的应变的第一平移检测结构。

3.如权利要求2所述的自行车力感测组件，其中

所述第一平移检测结构包括感测所述第一接附构件上在所述第一应变测量方向上的应变的第一平移传感器和感测所述第一接附构件上在所述第二应变测量方向上的应变的第二平移传感器，所述第一平移传感器和所述第二平移传感器为单独的传感器。

4.如权利要求2所述的自行车力感测组件，其中

所述第一平移检测结构包括具有至少两个应变测量元件的单个传感器。

5.如权利要求2所述自行车力感测组件，其中

所述第二平移感测装置包括感测所述第二接附构件上在第三应变测量方向上和在与所述第三应变测量方向不平行的第四应变测量方向上的应变的第二平移检测结构。

6.如权利要求5所述的自行车力感测组件，其中

所述第二平移检测结构包括感测所述第二接附构件上在所述第三应变测量方向上的应变的第三平移传感器和感测所述第二接附构件上在所述第四应变测量方向上的应变的第四平移传感器，所述第三平移传感器和所述第四平移传感器为单独的传感器。

7.如权利要求5所述的自行车力感测组件，其中

所述第二平移检测结构包括具有至少两个应变测量元件的单个传感器。

8.如权利要求2所述的自行车力感测组件，其中

所述第一平移检测结构至少包括应变计或半导体传感器。

9.如权利要求5所述的自行车力感测组件，其中

所述第二平移检测结构至少包括应变计或半导体传感器。

10.如权利要求2所述的自行车力感测组件，其中

所述第一平移检测结构相对于所述第一接附构件设置为使得所述第一应变测量方向和所述第二应变测量方向相互垂直地设置。

11.如权利要求5所述的自行车力感测组件，其中

所述第二平移检测结构相对于所述第二接附构件设置为使得所述第三应变测量方向和所述第四应变测量方向相互垂直地设置。

12.如权利要求2所述的自行车力感测组件，其中

所述第一平移检测结构相对于所述第一接附构件设置为使得所述第一应变测量方向和所述第二应变测量方向中的至少一个沿相对于所述第一接附构件的曲柄轴接收开口的中心轴线大致垂直地设置的预先确定的平面延伸。

13.如权利要求5所述的自行车力感测组件，其中

所述第二平移检测结构相对于所述第二接附构件设置为使得所述第三应变测量方向和所述第四应变测量方向中的至少一个沿相对于所述第二接附构件的曲柄轴接收开口的中心轴线大致垂直地设置的预先确定的平面延伸。

14.如权利要求1所述的自行车力感测组件，其中

所述第一接附构件包括构造为接附至所述自行车底部托架挂架的第一部分和具有接附到其上的第一平移检测结构的第二部分。

15.如权利要求14所述的自行车力感测组件，其中

所述第二部分构造为设置在所述自行车底部托架挂架的外侧。

16.如权利要求14所述的自行车力感测组件，其中

所述第二接附构件包括构造为接附至所述自行车底部托架挂架的第三部分和具有接附到其上的第二平移检测结构的第四部分。

17.如权利要求16所述的自行车力感测组件，其中

所述第四部分构造为设置在所述自行车底部托架挂架的外侧。

18.如权利要求1所述的自行车力感测组件，进一步包括

通信单元，其可操作地耦合至所述第一平移感测装置和所述第二平移感测装置，使得来自所述第一平移感测装置和所述第二平移感测装置的信号由所述通信单元接收。

19.如权利要求18所述的自行车力感测组件，其中

所述通信单元包括计算电路。