CN105383630B - 自行车踏板 - Google Patents

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Abstract

自行车踏板设置有踏板主轴、踏板体、第一剪切力传感器、第二剪切力传感器、第一弯曲力传感器和第二弯曲力传感器。踏板主轴包括曲柄臂安装部。踏板体绕中心主轴轴线可旋转地安装在所述踏板主轴上。第一剪切力传感器和第二剪切力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第一剪切分力和第二剪切分力。第一弯曲力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第一弯曲分力。第二弯曲力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第二弯曲分力。

Description

自行车踏板
技术领域
本发明总地涉及自行车踏板。更具体地，本发明涉及检测骑乘者的踩踏力的自行车踏板。
背景技术
自行车有时装配有各种传感器，用于向骑乘者提供关于自行车的各方面的信息。一种这样的传感器为用于检测骑乘者的踩踏力的转矩或力的传感器。已经提出了用于检测骑乘者的踩踏力的各种传感装置。例如，第7,516,677号美国专利、第8,011,242号美国专利和第8,327,723号美国专利中公开了踩踏力测量装置。
发明内容
本公开总地涉及自行车踏板的各种结构。在一个结构中，自行车踏板设置为检测骑乘者的踩踏力。已发现，当踏板主轴上的剪切力由传感器检测时，传感器的输出信号基于施加至踏板主轴的骑车者的踩踏力相对于踏板主轴的轴向方向的中心位置而改变。
鉴于已知技术的状态，且根据本公开的第一方面，提供一种自行车踏板，其基本上包括踏板主轴、踏板体、第一剪切力传感器、第二剪切力传感器、第一弯曲力传感器和第二弯曲力传感器。踏板主轴包括曲柄臂安装部。踏板体绕中心主轴轴线可旋转地安装在所述踏板主轴上。第一剪切力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第一剪切分力。第二剪切力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第二剪切分力。第一弯曲力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第一弯曲分力。第二弯曲力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第二弯曲分力。
根据本发明的第二方面，根据第一方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器设置在所述踏板主轴的外周表面上。
根据本发明的第三方面，根据第一方面的自行车踏板构造为使得所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器设置在所述踏板主轴的外周表面上。
根据本发明的第四方面，根据第三方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器设置在所述踏板主轴的外周表面上。
根据本发明的第五方面，根据第四方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器与所述第二剪切力传感器相对于所述中心主轴轴线绕所述外周表面周向地间隔开，且所述第一弯曲力传感器与所述第二弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线绕所述外周表面周向地间隔开。
根据本发明的第六方面，根据第五方面的自行车踏板构造为使得所述踏板主轴进一步包括踏板体支撑部和传感器支撑部，所述踏板体支撑部可旋转地支撑所述踏板体。所述传感器支撑部支撑所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器以及所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器。所述传感器支撑部轴向地设置在所述曲柄臂安装部和所述踏板体支撑部之间。
根据本发明的第七方面，根据第六方面的自行车踏板构造为使得所述踏板主轴进一步包括第一孔和至少一个第二孔，所述第一孔轴向地延伸至少通过曲柄臂安装部，且所述至少一个第二孔从所述踏板主轴的外周表面延伸至所述第一孔。所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器以及所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器中的每个具有通信线，所述通信线延伸通过所述至少一个第二孔和所述第一孔。
根据本发明的第八方面，根据第七方面的自行车踏板构造为使得所述至少一个第二孔包括多个第二孔。
根据本发明的第九方面，根据第五方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。
根据本发明的第十方面，根据第五方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器设置为相对于所述中心主轴轴线分开九十度。所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器设置为相对于所述中心主轴轴线分开九十度。
根据本发明的第十一方面，根据第十方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器与所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线成角度地偏置。
根据本发明的第十二方面，根据第十一方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器设置为与所述第一弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线相对置。所述第二剪切力传感器设置为与所述第二弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线相对置。
根据本发明的第十三方面，根据第五方面的自行车踏板进一步包括第三剪切力传感器、第四剪切力传感器、第三弯曲力传感器和第四弯曲力传感器。第三剪切力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第三剪切分力。第四剪切力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第四剪切分力。第三弯曲力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第三弯曲分力。第四弯曲力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第四弯曲分力。
根据本发明的第十四方面，根据第十三方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器、所述第二剪切力传感器、所述第三剪切力传感器和所述第四剪切力传感器设置在所述踏板主轴的外周表面上。所述第一弯曲力传感器、所述第二弯曲力传感器、所述第三弯曲力传感器和所述第四弯曲力传感器设置在所述踏板主轴的外周表面上。
根据本发明的第十五方面，根据第十四方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器、所述第二剪切力传感器、所述第三剪切力传感器和所述第四剪切力传感器相对于所述中心主轴轴线绕所述外周表面彼此周向地间隔开。所述第一弯曲力传感器、所述第二弯曲力传感器、所述第三弯曲力传感器和所述第四弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线绕所述外周表面彼此周向地间隔开。
根据本发明的第十六方面，根据第十五方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器、所述第二剪切力传感器、所述第三剪切力传感器和所述第四剪切力传感器从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。所述第一弯曲力传感器、所述第二弯曲力传感器、所述第三弯曲力传感器和所述第四弯曲力传感器从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。
根据本发明的第十七方面，根据第十四方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器、所述第二剪切力传感器、所述第三剪切力传感器和所述第四剪切力传感器设置为相对于所述中心主轴轴线分开九十度。所述第一弯曲力传感器、所述第二弯曲力传感器、所述第三弯曲力传感器和所述第四弯曲力传感器设置为相对于所述中心主轴轴线分开九十度。
根据本发明的第十八方面，根据第一方面的自行车踏板构造为使得所述第一剪切力传感器与所述第一弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线成角度地对准，且所述第二剪切力传感器与所述第二弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线成角度地对准。
根据本发明的第十九方面，根据第一方面的自行车踏板进一步包括倾斜传感器，其附接至所述踏板体和所述踏板主轴之一。
根据本发明的第二十方面，根据第一方面的自行车踏板进一步包括控制器，其配置为可拆卸地固定至所述曲柄臂，并与所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器以及所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器通信。
根据本发明的第二十一方面，根据第二十方面的自行车踏板构造为使得所述控制器被编程为基于从所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器以及所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器接收的数据计算踏板循环期间的踩踏功率。
根据本发明的第二十二方面，根据第二十一方面的自行车踏板进一步包括踏频传感器，其与所述控制器通信。
根据本发明的第二十三方面，根据第一方面的自行车踏板进一步包括无线传送器，其电连接至所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器以及所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器。
根据本发明的第二十四方面，提供一种自行车踏板主轴，其基本上包括曲柄臂安装部、踏板体支撑部和传感器支撑部。踏板体支撑部构造为绕中心主轴轴线可旋转地支撑踏板体。传感器支撑部包括第一剪切力传感器、第二剪切力传感器、第一弯曲力传感器和第二弯曲力传感器。第一剪切力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第一剪切分力。第二剪切力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第二剪切分力。第一弯曲力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第一弯曲分力。第二弯曲力传感器相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第二弯曲分力。
从对结合附图公开的自行车踏板的多个实施例的下文的详细描述中，本领域技术人员可以了解公开的自行车踏板的其他目的、特征、方面和优点。
附图说明
现在参考形成本原始公开的一部分的附图：
图1为装配有具有根据一个图示实施例的一对自行车踏板的踩踏状态检测设备的自行车的侧视图；
图2为示出了图1中图示的踩踏状态检测设备的整体配置的示意性框图；
图3为具有图1中图示的自行车踏板的自行车曲柄组件的放大的立体图；
图4为根据图示实施例的自行车踏板之一(即右自行车踏板)的分解立体图；
图5为图3中图示的自行车踏板的踏板主轴的立体图；
图6为沿图5的中心剖面线6-6所示的踏板主轴的局部截面图；
图7为沿与图5的剖面线6-6垂直的中心剖面线所示的踏板主轴的截面图；
图8为沿图5的中心剖面线6-6所示的踏板主轴的局部截面图；
图9为图4-8中图示的踏板主轴的一部分的放大的端视图；
图10为一组力传感器的放大的俯视平面图，其中该组力传感器以第一模式安装在图4-9中图示的踏板主轴的传感器支撑部上；
图11为力传感器的第一配置的示意性图示，其中该力传感器以图10的第一模式安装在踏板主轴上；
图12为一组力传感器的放大的俯视平面图，其中该组力传感器以第二模式安装在图4-9中图示的踏板主轴上；
图13为力传感器的第二配置的示意性图示，其中该力传感器以图12的第二模式安装在图4-9中图示的踏板主轴上；
图14为力传感器的第三配置的示意性图示，其中该力传感器以图10的第一模式安装在图4-9中图示的踏板主轴上；以及
图15为力传感器的第四配置的示意性图示，其中该力传感器以第三模式安装在图4-9中图示的踏板主轴上。
具体实施方式
现在将参考附图解释选定实施例。自行车领域的技术人员从本公开中明显看出，实施例的以下描述仅仅是例示性的，不旨在限制本发明，本发明由所附的权利要求及其等同方式所限定。
首先参考图1，图示了装配有具有根据第一实施例的一对自行车踏板12A和12B的踩踏状态检测设备10的自行车1。虽然自行车1图示为公路自行车，但是根据需要和/或期望，自行车踏板12A和12B可以与其它类型的自行车一起使用。特别地，自行车踏板12A和12B可以安装在当骑车者踩踏时行进的移动自行车上和诸如健身自行车的固定自行车上。除了本文讨论的踩踏状态检测设备的部件(即自行车踏板12A和12B)以外，自行车1和其各种零件是常规的。因此，除了需要理解自行车踏板12A和12B以外，本文将不详细讨论和/或图示自行车1和其各种零件。
自行车踏板12A和12B为卡式踏板或脚带(step-in)踏板。换句话说，自行车踏板12A和12B为与自行车用鞋(未示出)一起使用的卡式踏板或脚带踏板，自行车踏板12A和12B具有固定地联接至鞋的鞋底的扣片。可替换地，自行车踏板12A和12B可以构造为不具有任何扣片接合结构。
现在参考图2，示意性图示了踩踏状态检测设备10。踩踏状态检测设备10使用自行车踏板12A和12B来通知骑车者自行车1的踩踏状态。基本上，除了自行车踏板12A和12B之外，踩踏状态检测设备10还包括自行车计算机CC，自行车计算机CC与自行车踏板12A和12B无线通信，用于通知骑车者自行车1的踩踏状态。特别地，踩踏状态检测设备10的自行车计算机CC包括通信单元(无线传送器)和控制器。虽然通信单元和控制器被图示为自行车计算机CC的一部分，但是通信单元和控制器也可以与自行车计算机CC分离地设置。而且可替换地，通信单元可以通过一个或更多个通信线连接至自行车计算机CC。由于自行车计算机在自行车领域是众所周知的，因而本文不详细讨论自行车计算机CC。
如图3所示，自行车踏板12A和12B分别固定地联接至自行车1的自行车曲柄臂16和18。曲柄臂16和18固定至曲柄轴20，使得曲柄臂16和18作为一个单元一起旋转。基本上，除了自行车踏板12B使用左旋螺纹连接，而自行车踏板12A使用右旋螺纹连接以帮助防止踏板变松以外，(右侧)自行车踏板12A为(左侧)自行车踏板12B的镜像。为了简洁起见，本文将仅图示和描述为右侧自行车踏板的自行车踏板12A。当然，自行车踏板12A的描述适用于自行车踏板12B。
参考图4和图9，自行车踏板12A基本上包括踏板主轴22、踏板体24、第一剪切力传感器SS1、第一弯曲力传感器BS1、第二剪切力传感器SS2和第二弯曲力传感器BS2。在该第一实施例中，自行车踏板12A进一步包括第三剪切力传感器SS3、第四剪切力传感器SS4、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4。总地来说，在附图中，力传感器SS1、SS2、SS3、SS4、BS1、BS2、BS3和BS4将在图2中以FS示出。踏板体24可绕中心主轴轴线A1旋转地安装在踏板主轴22上。
第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4设置在踏板主轴22的外周表面上。同样地，第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4设置在踏板主轴22的外周表面上。
第一剪切力传感器SS1相对于踏板主轴22设置，以检测踩踏力相对于中心主轴轴线A1的第一剪切分力。第二剪切力传感器SS2相对于踏板主轴22设置，以检测踩踏力相对于中心主轴轴线A1的第二剪切分力。第一弯曲力传感器BS1相对于踏板主轴22设置，以检测踩踏力相对于中心主轴轴线A1的第一弯曲分力。第二弯曲力传感器BS2相对于踏板主轴22设置，以检测踩踏力相对于中心主轴轴线A1的第二弯曲分力。第三剪切力传感器SS3相对于踏板主轴22设置，以检测踩踏力相对于中心主轴轴线A1的第三剪切分力。第四剪切力传感器SS4相对于踏板主轴22设置，以检测踩踏力相对于中心主轴轴线A1的第四剪切分力。第三弯曲力传感器BS3相对于踏板主轴22设置，以检测踩踏力相对于中心主轴轴线A1的第三弯曲分力。第四弯曲力传感器BS4相对于踏板主轴22设置，以检测踩踏力相对于中心主轴轴线A1的第四弯曲分力。
优选地，如图3所示，自行车踏板12A进一步包括控制器28，控制器28配置为可拆卸地固定至曲柄臂16并与第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4以及第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4通信。优选地，控制器28安装在曲柄臂16的面向自行车侧上。如下文所讨论的，控制器28编程为基于从第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4以及第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4接收的数据来计算踏板循环期间的踩踏功率。优选地，如图2所示，自行车踏板12A进一步包括与控制器28通信的踏频传感器S1。同样优选地，自行车踏板12A进一步包括与控制器28通信的倾斜传感器S2。踏频传感器S1和倾斜传感器S2是常规的传感器，因此在此仅对其进行简单的讨论。
如图6所示，踏频传感器S1是检测自行车踏板12A绕曲柄轴20的中心曲柄轴线的每分钟的转数(RPM)。例如，踏频传感器S1可以包括磁场检测装置(例如簧片开关)，其检测附接至自行车车架的磁体(未示出)的磁场。在图示实施例中，踏频传感器S1固定地附接至踏板主轴22。踏频传感器S1还可以设置在控制器28的壳体上或者曲柄臂16和18之一的一部分上。
倾斜传感器S2可以是例如双轴加速度计，其测量自行车踏板12A的沿水平方向和沿竖直方向的加速度。换句话说，倾斜传感器S2沿两个轴(x轴和y轴，其设置为彼此大致地垂直)检测加速度。加速度计的轴中的一个轴在x轴上大致水平地取向，即平行于自行车1的行进的向前方向。加速度计的另一个轴在y轴上大致竖直地取向。加速度计测量自行车踏板12A的踏板主轴22相对于基座轴(例如水平轴或垂直轴)的倾斜。倾斜传感器S2的测量值被结合以产生代表倾斜传感器的测量值的输入信号。在图示实施例中，倾斜传感器S2固定地附接至踏板主轴22。
优选地，自行车踏板12A进一步包括无线传送器30，无线传送器30经由控制器28电连接至第一剪切力传感器SS1和第二剪切力传感器SS2以及第一弯曲力传感器BS1和第二弯曲力传感器BS2。因此，控制器28与自行车计算机CC无线地通信，以通知骑车者施加至自行车踏板12A的踩踏功率。这里，无线传送器30与控制器28集成为可从曲柄臂16拆卸的一个单元。控制器28经由无线传送器30将信号从力传感器通信至自行车计算机CC。此外，除了来自力传感器的剪切力数据和弯曲力数据以外，如下文讨论的，无线传送器30可以配置为将无线数据传送至自行车计算机CC，其中无线数据包括来自踏频传感器S1的RPM数据和来自倾斜传感器S2的加速度数据。
控制器28通过通信线29电连接至第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4以及第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4。优选地，通信线29在一端具有插入式连接器29a，用于将力传感器可拆卸地连接至控制器28。优选地，通信线29的另一端不可拆卸地连接至力传感器。当然，从本公开中明显看出，根据需要和/或期望，通信线29的另一端可以可拆卸地连接至第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4以及第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4。
在第一实施例中，自行车计算机CC配置并设置为接收来自无线传送器30的无线数据。无线传送器30经由控制器28电连接至第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4中的每个。同样地，无线传送器30经由控制器28电连接至第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4中的每个。无线连接可以使用无线射频(RF)、红外线、蓝牙、ANT中的任意一种或者它们的任意组合来执行。自行车踏板12A相对于旋转轴线的实际位置由来自倾斜传感器S2的信号结合踏频传感器S1的信号而确定。控制器28使用来自踏频传感器S1的信号来确定自行车踏板12A的实际旋转速度，并因此可以使检测到的平均应力与自行车1上的自行车踏板12A相关联。控制器28被编程和/或配置为使用补偿常量(compensating constants)计算来自剪切力传感器和弯曲力传感器中的每个的剪切力变量和弯曲力变量。
控制器28可以被编程(预存储程序)为基于从无线传送器30接收的自行车踏板数据(信号)以已知的方式计算施加至自行车踏板12A的踩踏力或功率。然后，基于接收的自行车踏板数据，自行车计算机CC通知骑车者自行车踏板12A的踩踏状态。
例如，控制器28设置有软件，该软件被编程为使用具有预存储的补偿常量的下列公式(1)计算总的踩踏力或总的功率：
符号Fax为沿第一轴线施加在自行车踏板12A上的计算剪切力。优选地，第一轴线沿踏板圆的切向方向延伸，踏板圆由中心主轴轴线A1在自行车踏板12A和曲柄臂16绕曲柄轴旋转时所追踪的轨迹形成。符号Fay为沿与第一轴线垂直的第二轴线施加在自行车踏板12A上的计算剪切力。符号Max为自行车踏板12A沿第一轴线的计算弯曲力矩。优选地，第二轴线相对于曲柄轴20沿径向方向延伸。符号May为自行车踏板12A沿第二轴线的计算弯曲力矩。补偿常量a11至a44由骑乘者的校准测试程序被预先确定。符号ε是指从力传感器接收的数据。符号ε1是指从剪切力传感器SS1和/或SS3接收的数据。符号ε2是指从剪切力传感器SS2和/或SS4接收的数据。符号ε3是指从弯曲力传感器BS1和/或BS3接收的数据。符号ε4是指从弯曲力传感器BS2和/或BS4接收的数据。上述公式包括用于计算来自至少两个剪切力传感器的补偿常量的数据ε1和ε2，以及用于计算来自至少两个弯曲力传感器的补偿常量的数据ε3和ε4。
符号Fax和Fay的值用于确定在相对于中心主轴轴线A1的踏板圆的切向方向和相对于曲柄轴20的径向方向施加在自行车踏板12A上的切向踩踏力和径向踩踏力。如果第一轴线沿中心主轴轴线A1的踏板圆的切向方向，并且第二轴线沿曲柄轴20的径向方向，则由于符号Fax和Fay的值分别为切向踩踏力和径向踩踏力，因而倾斜传感器S2不需要计算踩踏力。然而，如果第一轴线不沿中心主轴轴线A1的踏板圆的切向方向延伸，且第二轴线沿曲柄轴20的径向方向延伸，则控制器基于符号Fax和Fay的值和来自倾斜传感器S2的结果计算切向踩踏力和径向踩踏力。第一轴线、第二轴线和倾斜传感器S2的基座轴线之间的关系是预先确定的。在设置期间，控制器28得知来自至少径向方向和切向方向的第一轴线和第二轴线之间的倾斜角度。然后，控制器28基于符号Fax和Fay的值以及倾斜角度计算切向踩踏力和径向踩踏力。施加在自行车踏板12A上的总的功率或总的踩踏力基于从踏频传感器S1接收的数据、切向踩踏力以及在中心主轴轴线A1和曲柄轴线之间的预定距离来计算。当计算总的踩踏力时，控制器28自动地考虑自行车踏板12A在第一轴线和第二轴线的弯曲力矩。这样，控制器28补偿在踩踏循环期间由骑乘者的鞋推在自行车踏板的不同点上获得的施加在自行车踏板12A上的弯曲力中的任何变量。结果，控制器28可以计算更准确的总的踩踏力或总的功率。然后，施加在自行车踏板12A上的总的功率的数据在自行车计算机CC的显示器上显示给骑乘者。优选地，自行车计算机CC可以显示在预定角度处的踩踏方向和的踩踏力。优选地，自行车计算机CC可以基于符号Max和符号May的值显示由骑乘者沿轴向方向施加在自行车踏板12A和12B上的踩踏力的中心。
如本领域中所理解的，控制器28为微计算机，其包括中央处理单元(CPU)或处理器或其它常规元件，诸如输入接口电路、输出接口电路和诸如ROM(只读存储器)装置和RAM(随机存取存储器)装置的存储装置。控制器28编程为基于从第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4以及第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4接收的数据来计算踏板循环期间的踩踏功率。根据需要和/或期望，控制器28还可以设置有执行各种自行车控制操作的各种其它程序。自行车领域的技术人员从本公开中明显看出，用于控制器28的精确结构和算法可以是执行本文所讨论的通知功能的硬件和软件的任意组合。
自行车踏板12A的电子元件可以由安装在曲柄臂16上的电池B(例如干电池组和/或可充电干电池组)供电。这里，电池B与控制器28集成。可替换地，来自干电池或电池的电力可以通过感应环或滑环或其它适当的器件传递至自行车踏板12A的电子元件。根据一些实施例，电力还可以由附接至自行车踏板12A或曲柄16的太阳能电池提供。根据一些实施例，用于自行车踏板12A的电力可以由压电装置产生，压电装置可以独立于力测量传感器或为力测量传感器的一部分设置。此外，电力可以由电池、太阳能电池、压电装置和感应器的任意组合提供。电池B电连接至剪切力传感器SS1、SS2、SS3和SS4，以及弯曲力传感器BS1、BS2、BS3和BS4。
如图3所示，踏板体24为相对常规的构件。踏板体24可绕中心主轴轴线A1旋转地安装在踏板主轴22上。踏板体24具有前扣片接合部31，前扣片接合部与踏板体24一体地形成。后扣片接合部32通过枢转销34枢转地安装至踏板体24。后扣片接合部32由一对扭矩弹簧36偏置至扣片接合位置。前扣片接合部31和后扣片接合部32以常规的方式可释放地接合扣片(未示出)。当然，从本公开中明显看出，也可以使用其它踏板体，包括但不限于不带扣片式踏板体。因此，本文将不讨论踏板体24的常规方面。
主要参考图5-10，踏板主轴22优选地为具有多个阶梯部的多阶梯主轴。如图6所示，踏板主轴22被接纳在踏板体24的阶梯孔38(仅部分示出)中。典型地，踏板主轴22以常规的方式固定至踏板体24。由于这些零件是相对常规的零件，且这些零件的具体配置对本实施例不是关键的，因此在此不对其进行详细讨论或图示。而是，将仅讨论自行车踏板12A的对理解本实施例所必需的那些零件。
如图3、5和6所示，踏板主轴22包括曲柄臂安装部40、踏板体支撑部42和传感器支撑部44。曲柄臂安装部40配置为将自行车踏板12A安装至曲柄臂16。曲柄臂安装部40具有螺纹40a，其旋入固定地紧固至曲柄臂16的螺纹孔中。踏板体支撑部42可旋转地支撑踏板体24。具体地，常规的轴承组件(未示出)设置在踏板主轴22的踏板体支撑部42和踏板体24之间。因此，踏板体24可绕中心主轴轴线A1自由地旋转。以此方式，踏板主轴22固定地联接至曲柄臂16，而踏板体24可在踏板体支撑部42上旋转地联接至踏板主轴22。传感器支撑部44支撑第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4以及第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4。传感器支撑部44轴向地设置在曲柄臂安装部和踏板体支撑部42之间。
如图6-8所示，踏板主轴22进一步包括第一孔22a和至少一个第二孔22b，第一孔22a轴向地延伸至少通过曲柄臂安装部40，至少一个第二孔22b从踏板主轴22的外周表面延伸至第一孔22a。第一孔22a和至少一个第二孔22b设置为使得通信线29穿过第一孔22a和至少一个第二孔22b，使得通信线29的电导体连接至第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4以及第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4。
在图示实施例中，第一孔22a从踏板主轴22的端部延伸完全通过曲柄臂安装部40和传感器支撑部44。同样在图示实施例中，如图6和图7所示，至少一个第二孔22b包括多个第二孔22b。特别地，踏板主轴22的传感器支撑部44设置有四个第二孔22b，其围绕传感器支撑部44的外周表面周向地间隔开。第二孔22b沿踏板主轴22的轴向方向伸长。虽然第一孔22a和第二孔22b提供了特别的布线通道，但是自行车领域的技术人员从本公开中明显看出，根据需要和/或期望，踏板主轴22的用于通信线29的布线通道可以具有其他配置。例如，踏板主轴22可以配置为使得第一孔不延伸至踏板主轴22的传感器支撑部44中和/或使得提供更少或更多的第二孔22b。
第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4均设置在踏板主轴22的外周表面上，以检测从踏板体24传送至踏板主轴22的踩踏力。具体地，第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4相对于中心主轴轴线A1绕传感器支撑部44的外周表面彼此周向地间隔开。同样地，第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4设置在踏板主轴22的外周表面上，以检测从踏板体24传送至踏板主轴22的踩踏力。具体地，第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4相对于中心主轴轴线A1绕传感器支撑部44的外周表面彼此周向地间隔开。
在图示实施例中，传感器支撑部44的外周表面包括由第二孔22b分离的四个传感器安装部分44a。传感器安装部分44a可以是平坦表面或弯曲表面。力传感器固定地安装在传感器安装部分44a上。第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4以及第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4设置在传感器安装部分44a中的至少一个上。特别地，传感器安装部分44a包括四个传感器安装部分44a，其设置为相对于中心主轴轴线A1偏离九十度。传感器安装部分44a中的每个能够支撑一个或更多个力传感器。虽然图示了四个传感器安装部分44a，但是自行车领域的技术人员从本公开中明显看出，取决于力传感器的配置和/或设置，根据需要和/或期望，踏板主轴22可以配置为包括更少或更多的传感器安装部分。
优选地，如图10所示，第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4中的每个包括一对剪切应变仪G1和G2，剪切应变仪各自为电阻应变仪或半导体应变仪。第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4使用适用于应变仪的常规的粘附剂固定至传感器安装部分44a。剪切应变仪G1和G2设置为不平行于中心主轴轴线A1。剪切应变仪G1和G2还相对于彼此成角度地偏置。另一方面，第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4中的每个仅包括单个的弯曲应变仪G3，该弯曲应变仪为电阻应变仪或半导体应变仪。第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4使用适用于应变仪的常规的粘附剂固定至传感器安装部分44a。弯曲应变仪G3设置为平行于中心主轴轴线A1。优选地，第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4的弯曲应变仪G3设置为使得它们分别叠置在第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4的剪切应变仪G1和G2的相对应的一个的顶部上。
如先前所述，踏板主轴22的传感器支撑部44包括相对于中心主轴轴线A1周向地间隔九十度的四个传感器安装部分44a。第一剪切力传感器SS1的剪切应变仪G1和G2以及第一弯曲力传感器BS1的弯曲应变仪G3安装在传感器安装部分44a的第一个上。第二剪切力传感器SS2的剪切应变仪G1和G2以及第二弯曲力传感器BS2的弯曲应变仪G3安装在传感器安装部分44a的第二个上，安装部分44a的第二个与安装部分44a的第一个周向地间隔九十度。第三剪切力传感器SS3的剪切应变仪G1和G2以及第三弯曲力传感器BS3的弯曲应变仪G3安装在安装部分44a的第三个上，安装部分44a的第三个与安装部分44a的第二个周向地间隔九十度。第四剪切力传感器SS4的剪切应变仪G1和G2以及第四弯曲力传感器BS4的弯曲应变仪G3安装在安装部分44a的第四个上，安装部分44a的第四个与安装部分44a的第三个周向地间隔九十度。
如图10所示，第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4中的每个的剪切应变仪G1和G2具有通信线(即一对缆线L1)。同时，第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4中的每个的弯曲应变仪G3具有通信线(即一对缆线L2)。通信线的缆线L1和L2延伸通过至少一个第二孔22b和第一孔22a。通信线的缆线L1和L2为通信线缆29的信号导体，用于将来自力传感器SS1至BS4的电信号传送至控制器28。一旦力传感器SS1至BS4已安装在踏板主轴22的传感器支撑部44上，通信线缆29的通信线延伸通过孔22a和22b，则第一孔22a和/或第二孔22b可以用树脂材料或将通信线在第二孔22b内保持就位的其它类似的粘附材料填充。
现在参考图10-13，现在将讨论第一图示实施例的第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4相对于第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4的第一配置和第二配置。在两种设置中，第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4以及第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4经由通信线缆29联接至控制器28。通信线缆29可以为电缆线或柔性印刷板。
图11以图解的方式图示了第一配置。第一剪切力传感器SS1和第三剪切力传感器SS3配置为形成具有两个配准(registration)元件的常规的惠斯登电桥电路(未示出)并提供用于上文公式(1)的符号ε1的数据。第二剪切力传感器SS2和第四剪切力传感器SS4也配置为形成常规的惠斯登电桥电路(未示出)并提供用于上文公式(1)的符号ε2的数据。第一弯曲力传感器BS1和第三弯曲力传感器BS3配置为在电路板上形成具有两个其它配准元件的常规的惠斯登电桥电路(未示出)并提供用于上文公式(1)的符号ε3的数据。第二弯曲力传感器BS2和第四弯曲力传感器BS4配置为在电路板上形成具有两个其它配准元件的常规的惠斯登电桥电路(未示出)并提供用于上文公式(1)的符号ε4的数据。每个惠斯通电桥电路的输出的最终电压提供给控制器28作为自行车踏板12A上的剪切应变和弯曲应变的值的基础。
根据需要和/或期望，信号放大电路(未示出)可以电连接至剪切力传感器SS1至SS4和弯曲力传感器BS1至BS4。由于信号放大电路是已知的，因而在本文中不对信号放大电路进行详细讨论和/或图示。在任何情况下，在第一配置中，自行车踏板12A的踏板主轴22上的剪切应力通过第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4进行测量。自行车踏板12A的踏板主轴22上的弯曲应力通过第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4进行测量。
如图11中以图解的方式图示的，在第一配置中，第一剪切力传感器SS1和第一弯曲力传感器BS1安装在传感器安装部分44a中的相同的一个上。第二剪切力传感器SS2和第二弯曲力传感器BS2安装在传感器安装部分44a中的相同的一个上。第三剪切力传感器SS3和第三弯曲力传感器BS3安装在传感器安装部分44a中的相同的一个上。第四剪切力传感器SS4和第四弯曲力传感器BS4安装在传感器安装部分44a中的相同的一个上。优选地，第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4设置为使得它们分别叠置在第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4的顶部上。
因此，第一剪切力传感器SS1和第三剪切力传感器SS3在传感器支撑部44上彼此面对地安装。第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4设置为在中心主轴轴线A1上相对于彼此分开九十度。因此，第二剪切力传感器SS2和第四剪切力传感器SS4在传感器支撑部44上彼此面对地安装。以此方式，第一剪切力传感器SS1与第二剪切力传感器SS2在传感器支撑部44上相对于中心主轴轴线A1周向地间隔开。类似地，第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4与第一剪切力传感器SS1和第二剪切力传感器SS2在传感器支撑部44上相对于中心主轴轴线A1周向地间隔开。第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4各自设置为相对于中心主轴轴线A1彼此分开九十度。第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4均设置为相对于中心主轴轴线A1分开九十度。
优选地，除了第一剪切力传感器SS1和第三剪切力传感器SS3安装在平行的传感器安装部分44a上以外，它们彼此相同。类似优选地，除了第二剪切力传感器SS2和第四剪切力传感器SS4安装在平行的传感器安装部分44a上以外，它们彼此相同。
同样优选地，在第一配置中，第一剪切力传感器SS1、第二剪切力传感器SS2、第三剪切力传感器SS3和第四剪切力传感器SS4中的每个从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。同样优选地，在第一配置中，第一弯曲力传感器BS1、第二弯曲力传感器BS2、第三弯曲力传感器BS3和第四弯曲力传感器BS4中的每个从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。
现在参考图12和图13，示意性地图示了第二配置，其中八个力传感器以图12的第二模式安装在传感器支撑部44上。这里，如图13所示，剪切力传感器SS1、SS2、SS3和SS4各自具有一对剪切应变仪G1和G2，剪切应变仪也相对于彼此成角度地偏置，而弯曲力传感器BS1、BS2、BS3和BS4各自具有单一的弯曲应变仪G3。然而在此处，弯曲应变仪G3不与剪切应变仪G1和G2相叠置。因此在此处，如图13所示，剪切力传感器SS1、SS2、SS3和SS4不与弯曲力传感器BS1、BS2、BS3和BS4相叠置。在其他方面，力传感器SS1、SS2、SS3、SS4、BS1、BS2、BS3和BS4以上文相对于图11所讨论的相同方式设置。
如图13中以图解的方式图示的，第一剪切力传感器SS1和第三剪切力传感器SS3配置为在电路板上形成具有两个配准元件的常规的惠斯登电桥电路(未示出)并提供用于上文公式(1)的符号ε1的数据。第二剪切力传感器SS2和第四剪切力传感器SS4配置为在电路板上形成具有两个其它的配准元件的常规的惠斯登电桥电路(未示出)并提供用于上文公式(1)的符号ε2的数据。第一弯曲力传感器BS1和第三弯曲力传感器BS3配置为在电路上形成具有三个其它配准元件的常规的惠斯登电桥电路(未示出)并提供用于上文公式(1)的符号ε3的数据。第二弯曲力传感器BS2和第四弯曲力传感器BS4配置为在电路板上形成具有三个其它配准元件的常规的惠斯登电桥电路(未示出)并提供用于上文公式(1)的符号ε4的数据。
参考图14，示意性图示了第三配置，其中四个力传感器以图10的第一模式安装在传感器支撑部44上。换句话说，在该第三配置中，已经省略了力传感器SS3、SS4、BS3和BS4，但在其它方面，力传感器SS1、SS2、BS1和BS2设置为如在第一实施例中所讨论的。因此在此处，仅仅使用了力传感器SS1、SS2、BS1和BS2来检测踩踏期间由施加至踏板体24的踩踏力引起的施加至踏板主轴22的应力。力传感器SS1、SS2、BS1和BS2将剪切和弯曲信号传送至控制器28，然后控制器28计算踩踏期间施加至踏板体24的踩踏力。
第一剪切力传感器SS1和第二剪切力传感器SS2各自具有一对剪切应变仪G1和G2，剪切应变仪G1和G2也以如所述的相同的方式相对于彼此成角度地偏置并且设置为不平行于中心主轴轴线A1。弯曲应变仪G3设置为以如所述的相同的方式平行于中心主轴轴线A1。特别地，第一剪切力传感器SS1和第二剪切力传感器SS2设置为相对于中心主轴轴线A1分开九十度。同样第一剪切力传感器SS1和第二剪切力传感器SS2相对于中心主轴轴线A1与第一弯曲力传感器BS1和第二弯曲力传感器BS2成角度地偏置。第一弯曲力传感器BS1和第二弯曲力传感器BS2设置为相对于中心主轴轴线A1分开九十度。
同时优选地，根据该第三配置，第一剪切力传感器SS1和第二剪切力传感器SS2中的每个从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。同样优选地，根据该第三配置，第一弯曲力传感器BS1和第二弯曲力传感器BS2从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。
参考图15，示意性图示了第四配置，其中四个力传感器以第三模式安装在传感器支撑部44上。此处在该第四配置中，已经省略了力传感器SS3、SS4、BS3和BS4，且第一剪切力传感器SS1和第二剪切力传感器SS2设置在与第一弯曲力传感器BS1和第二弯曲力传感器BS2不同的位置处。因此，仅仅使用了力传感器SS1、SS2、BS1和BS2来检测踩踏期间由施加至踏板体24的踩踏力引起的施加至踏板主轴22的应力。力传感器SS1、SS2、BS1和BS2将剪切和弯曲信号传送至控制器28，然后控制器28计算踩踏期间施加至踏板体24的踩踏力。
第一剪切力传感器SS1和第二剪切力传感器SS2各自具有一对剪切应变仪G1和G2，应变仪也以如所述的相同方式相对于彼此成角度地偏置并且设置为不平行于中心主轴轴线A1。弯曲应变仪G3设置为以如所述的相同方式平行于中心主轴轴线A1。特别地，第一剪切力传感器SS1设置为与第一弯曲力传感器BS1相对于中心主轴轴线A1相对置。同样地，第二剪切力传感器SS2设置为与第二弯曲力传感器BS2相对于中心主轴轴线A1相对置。第一剪切力传感器SS1和第二剪切力传感器SS2设置为相对于中心主轴轴线A1分开九十度。同样，第一剪切力传感器SS1和第二剪切力传感器SS2相对于中心主轴轴线A1与第一弯曲力传感器BS1和第二弯曲力传感器BS2成角度地偏置。第一弯曲力传感器BS1和第二弯曲力传感器BS2设置为相对于中心主轴轴线A1分开九十度。同时，第一剪切力传感器SS1与第一弯曲力传感器BS1相对于中心主轴轴线A1成角度地对准。第二剪切力传感器SS2与第二弯曲力传感器BS2相对于中心主轴轴线A1成角度地对准。
同样优选地，根据该第四配置，第一剪切力传感器SS1和第二剪切力传感器SS2中的每个从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。同样优选地，根据该第四配置，第一弯曲力传感器BS1和第二弯曲力传感器BS2从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。
在力传感器的所有配置中，从本公开中明显看出，自行车踏板12A的其余结构与上文针对图1-9所讨论的相同。
在理解本发明的范围时，本文使用的术语“包括”及其派生词，旨在为开放性术语，其指明所记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在，但并不排除其他未记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在。前述还适用于具有类似含义的词汇，诸如术语“包含”、“具有”及其派生词。而且，术语“部”、“区段”、“部分”、“构件”或“元件”当用作单数时可以具有单个部或多个部的双重含义，除非特别指出。
本文使用的以下方向术语“面向车架侧”、“非面向车架侧”、“向前”、“向后”、“前”、“后”、“上”、“下”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”、“侧”、“竖直”、“水平”、“垂直”、“横向”以及其他类似的方向性术语针对处于直立、骑行位置且装配有自行车踏板的自行车的那些方向而言的。因此，用来描述自行车踏板的这些方向性术语应当相对于处于水平面上的竖直骑乘位置且装配有自行车踏板的自行车来解释。术语“左”和“右”用于当从如自行车的后方所示的右侧参考时指示“右”，且当从如自行车的后方的左侧参考时指示“左”。
同样将理解的是，尽管本文可能使用术语“第一”和“第二”来描述各种部件，但是这些部件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开。因此，例如，在不脱离本发明的教导的情况下，以上讨论的第一部件可以被称为第二部件，反之亦然。本文所使用的术语“被附接”或“附接”涵盖通过将元件直接地固定至另一个元件而将元件直接附接至另一个元件的构造；以及一个元件经由中间构件而间接附接至另一个元件的构造；以及一个元件与另一个元件成一体，即一个元件实质上是另一个元件的一部分的构造。这种定义也适应具有类似含义的词汇，例如，“连结”、“连接”、“联接”、“安装”、“结合”、“固定”及其派生词。最后，本文所使用的程度术语，诸如“大致”、“大约”和“接近”意味着所修饰术语的合理量的偏差，使得最终结果不会显著改变。
尽管仅选择一个选定的实施例来图示本发明，但是本领域技术人员从该公开可以了解，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，本文可以做出各种改变和修改。例如，各种部件的尺寸、形状、位置或取向可以根据需要和/或期望改变。示出为彼此直接连接或接触的部件可以具有设置在它们之间的中间结构。一个元件的功能可以由两个来执行，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，无论单独的或与其他特征相结合，也应当被认为是申请人的进一步发明的单独描述，包括由这样的特征所体现的结构性构思和/或功能性构思。因此，上述对根据本发明的实施例的描述仅仅是示例性的，无意于对由所附权利要求及其等同方式所限定的本发明进行限制。

Claims (24)

1.自行车踏板，包括：
踏板主轴，其包括曲柄臂安装部；
踏板体，其绕中心主轴轴线可旋转地安装在所述踏板主轴上；
第一剪切力传感器，其相对于所述踏板主轴设置，以检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第一剪切分力；
第二剪切力传感器，其相对于所述踏板主轴设置，以检测所述踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第二剪切分力；
第一弯曲力传感器，其相对于所述踏板主轴设置，以检测所述踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第一弯曲分力；以及
第二弯曲力传感器，其相对于所述踏板主轴设置，以检测所述踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第二弯曲分力；
其中，所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器中的每个包括一对剪切应变仪，所述剪切应变仪设置为不平行于所述中心主轴轴线，并且所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器中的每个包括单个的弯曲应变仪，所述弯曲应变仪设置为平行于所述中心主轴轴线。
2.根据权利要求1所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器设置在所述踏板主轴的外周表面上。
3.根据权利要求1所述的自行车踏板，其中，
所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器设置在所述踏板主轴的外周表面上。
4.根据权利要求3所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器设置在所述踏板主轴的所述外周表面上。
5.根据权利要求4所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器与所述第二剪切力传感器相对于所述中心主轴轴线绕所述外周表面周向地间隔开，以及
所述第一弯曲力传感器与所述第二弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线绕所述外周表面周向地间隔开。
6.根据权利要求5所述的自行车踏板，其中，
所述踏板主轴进一步包括踏板体支撑部和传感器支撑部，所述踏板体支撑部可旋转地支撑所述踏板体，所述传感器支撑部支撑所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器以及所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器，所述传感器支撑部轴向地设置在所述曲柄臂安装部和所述踏板体支撑部之间。
7.根据权利要求6所述的自行车踏板，其中，
所述踏板主轴进一步包括第一孔和至少一个第二孔，所述第一孔轴向地延伸至少通过所述曲柄臂安装部，并且所述至少一个第二孔从所述踏板主轴的所述外周表面延伸至所述第一孔，以及
所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器以及所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器中的每个具有通信线，所述通信线延伸通过所述至少一个第二孔和所述第一孔。
8.根据权利要求7所述的自行车踏板，其中，
所述至少一个第二孔包括多个第二孔。
9.根据权利要求5所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择，以及
所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。
10.根据权利要求5所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器设置为相对于所述中心主轴轴线分开九十度，以及
所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器设置为相对于所述中心主轴轴线分开九十度。
11.根据权利要求10所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器与所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线成角度地偏置。
12.根据权利要求11所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器设置为与所述第一弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线相对置，以及
所述第二剪切力传感器设置为与所述第二弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线相对置。
13.根据权利要求5所述的自行车踏板，进一步包括：
第三剪切力传感器，其相对于所述踏板主轴设置，以检测所述踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第三剪切分力；
第四剪切力传感器，其相对于所述踏板主轴设置，以检测所述踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第四剪切分力；
第三弯曲力传感器，其相对于所述踏板主轴设置，以检测所述踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第三弯曲分力；以及
第四弯曲力传感器，其相对于所述踏板主轴设置，以检测所述踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第四弯曲分力。
14.根据权利要求13所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器、所述第二剪切力传感器、所述第三剪切力传感器和所述第四剪切力传感器设置在所述踏板主轴的外周表面上，以及
所述第一弯曲力传感器、所述第二弯曲力传感器、所述第三弯曲力传感器和所述第四弯曲力传感器设置在所述踏板主轴的所述外周表面上。
15.根据权利要求14所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器、所述第二剪切力传感器、所述第三剪切力传感器和所述第四剪切力传感器相对于所述中心主轴轴线绕所述外周表面彼此周向地间隔开；以及
所述第一弯曲力传感器、所述第二弯曲力传感器、所述第三弯曲力传感器和所述第四弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线绕所述外周表面彼此周向地间隔开。
16.根据权利要求15所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器、所述第二剪切力传感器、所述第三剪切力传感器和所述第四剪切力传感器从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择；以及
所述第一弯曲力传感器、所述第二弯曲力传感器、所述第三弯曲力传感器和所述第四弯曲力传感器从由电阻应变仪和半导体应变仪构成的组中选择。
17.根据权利要求14所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器、所述第二剪切力传感器、所述第三剪切力传感器和所述第四剪切力传感器设置为相对于所述中心主轴轴线分开九十度，以及
所述第一弯曲力传感器、所述第二弯曲力传感器、所述第三弯曲力传感器和所述第四弯曲力传感器设置为相对于所述中心主轴轴线分开九十度。
18.根据权利要求1所述的自行车踏板，其中，
所述第一剪切力传感器与所述第一弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线成角度地对准，且
所述第二剪切力传感器和所述第二弯曲力传感器相对于所述中心主轴轴线成角度地对准。
19.根据权利要求1所述的自行车踏板，进一步包括：
倾斜传感器，其附接至所述踏板体和所述踏板主轴之一。
20.根据权利要求1所述的自行车踏板，进一步包括：
控制器，其配置为可拆卸地固定至所述曲柄臂，并与所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器以及所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器通信。
21.根据权利要求20所述的自行车踏板，其中，
所述控制器被编程为基于从所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器以及所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器接收的数据计算踏板循环期间的踩踏功率。
22.根据权利要求21所述的自行车踏板，进一步包括：
踏频传感器，其与所述控制器通信。
23.根据权利要求1所述的自行车踏板，进一步包括：
无线传送器，其电连接至所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器以及所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器。
24.自行车踏板主轴，包括：
曲柄臂安装部；
踏板体支撑部，其构造为绕中心主轴轴线可旋转地支撑踏板体；以及
传感器支撑部，其包括：
第一剪切力传感器，其设置为检测踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第一剪切分力；
第二剪切力传感器，其设置为检测所述踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第二剪切分力；
第一弯曲力传感器，其设置为检测所述踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第一弯曲分力；以及
第二弯曲力传感器，其设置为检测所述踩踏力相对于所述中心主轴轴线的第二弯曲分力；
其中，所述第一剪切力传感器和所述第二剪切力传感器中的每个包括一对剪切应变仪，所述剪切应变仪设置为不平行于所述中心主轴轴线，并且所述第一弯曲力传感器和所述第二弯曲力传感器中的每个包括单个的弯曲应变仪，所述弯曲应变仪设置为平行于所述中心主轴轴线。
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