CN107585252A - 蹬踏确定设备、蹬踏分析方法、曲柄组件及蹬踏检测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蹬踏确定设备、蹬踏分析方法、曲柄组件及蹬踏检测设备。一种用于确定自行车蹬踏的设备可包括：传感器，其检测自行车的传动系统或后链轮组件的角速度和位置；以及处理器，其被配置成将检测到的值与表示至少一种蹬踏状态的值进行比较。该设备可被配置成容纳在所述自行车的部件内，诸如，心轴或曲柄轴的空心开口内。该设备还可包括用于与诸如悬架控制器的另一个部件进行通信的无线发送器。

Description

蹬踏确定设备、蹬踏分析方法、曲柄组件及蹬踏检测设备
技术领域
本发明涉及用于确定自行车蹬踏的设备、用于分析自行车蹬踏的方法、被配置用于自行车传动系统的曲柄组件以及用于检测自行车的传动系统的蹬踏状态的设备。
背景技术
传统的自行车踏频传感器依赖于安装在自行车曲柄臂上的磁体来生成反映曲柄臂转动速率的电子信号。除了需要多个部件(例如，安装于曲柄臂的磁体和安装于自行车车架的传感器)之外，这些传感器还可包括一条或更多条布线，以便将数据发送到控制或显示元件。由于存在安装于曲柄臂的单个磁体，导致这些系统通常每转只产生至多一个读数。虽然可以例如通过在曲柄臂上安装附加磁体来增加报告频率，但这些修改因需要附加部件、增加一个或更多个部件断裂、掉落或不对准的偶发事件而使系统进一步变复杂，由此抵消了任何可能的益处。另外，这些系统只报告了车轮出于任何原因正在转动，而不能准确地报告蹬踏的存在。
同时，许多现代山地自行车配备悬架，以在不平坦地形上提供更舒适的、震动较小的骑行。复杂的山地自行车还可包括悬架控制，用于更进一步改善这些悬架的阻尼效果。自行车的蹬踏状态会影响所期望的悬架控制设置。另外，自行车蹬踏状态的错误指示或慢指示会导致对悬架的控制不良。
发明内容
在一个实施方式中，一种用于分析自行车蹬踏确定的设备包括安装于传动系统的一部分并且随其旋转的传感器。所述传感器被配置成检测所述传动系统的曲柄轴的角速度和位置。处理器电耦合到所述传感器并且被配置成致使所述设备将检测到的所述角速度和位置与表征至少一种蹬踏状态的角速度和位置值进行比较，以确定所述传动系统的蹬踏状态。
在一个实施方式中，一种用于分析自行车蹬踏的方法包括以下步骤：使用安装于传动系统的一部分并且随其旋转的传感器来感测所述一部分相对于参考系的角速度和位置。所述方法还包括以下步骤：由处理器将所述角速度和位置测量值与表示至少一个蹬踏状态签名的值进行比较，以确定所述传动系统的蹬踏状态。
在一个实施方式中，被配置用于自行车传动系统中的曲柄轴包括安装于所述曲柄轴并且随所述曲柄轴旋转的传感器，所述传感器被配置成检测所述曲柄轴的角速度和位置。所述曲柄轴还包括：无线发送器，所述无线发送器被配置成与所述曲柄轴外部的自行车部件通信；至少一个存储器，所述至少一个存储器被配置成存储表示至少一种蹬踏状态的角速度和位置值；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器与所述存储器、所述传感器和所述无线发送器通信耦合。所述至少一个处理器被配置成致使所述设备将检测到的所述角速度和位置与至少一个蹬踏状态签名进行比较，基于所述比较来确定蹬踏状态，并且将确定结果发送到所述曲柄轴外部的所述自行车部件。
在一个实施方式中，一种用于检测自行车的传动系统的蹬踏状态的设备包括传感器，所述传感器被配置成检测所述传动系统的曲柄轴的角速度和位置。所述设备还包括壳体，所述壳体被配置成将所述传感器沿着所述曲柄轴的旋转轴线容纳和定位。
附图说明
图1是可用于采用踏板检测传感器的自行车的侧视图；
图2例示了传动系统(诸如，图1的自行车的传动系统)的曲柄组件；
图3是图2的曲柄组件的俯视图；
图4是包括用于踏板检测的与传动系统联接的设备的传动系统(诸如，图1的自行车的传动系统)的一部分的剖视图；
图5是图4中示出的用于踏板检测的设备的分解视图；
图6是图4中示出的用于踏板检测的设备的等轴剖视图；
图7是在与图4的横截面相反的方向上截取的图4中示出的用于踏板检测的设备的剖视图；
图8是描绘的处于第一曲柄位置的图2的链轮和一个曲柄臂的侧视图；
图9是描绘的处于第二曲柄位置的图8的链轮和一个曲柄臂的侧视图；
图10是描绘的处于第三曲柄位置的图8的链轮和一个曲柄的侧视图；
图11是踏板检测的方法的流程图；以及
图12是控制单元的一个实施方式的框图。
在考虑以下具体描述时，本文中公开的实施方式的其他方面和优点将变得清楚，其中，类似或相同的结构具有类似或相同的附图标记。
具体实施方式
可使用包括传感器的设备来检测传动系统或后链轮组件的部件的角速度和位置。另外，此设备还可确定自行车的蹬踏状态。例如，设备可被配置成，通过将检测到的角速度和/或角位置与表征蹬踏状态签名的存储值进行比较，来确定自行车骑行者是否正在蹬踏。类似地，一旦已确定蹬踏状态，例如骑行者正在积极蹬踏，传感器就可继续检测角速度和位置值，以确定蹬踏状态何时改变(诸如，骑行者何时停止蹬踏)。蹬踏状态可以是传动系统的任何特征旋转。例如，表征积极蹬踏、反向蹬踏和/或没有蹬踏的值可被存储作为相应蹬踏状态的签名，并且用作比较以确定自行车的当前蹬踏状态。可使用不同值和值的类型(例如，旋转速度、旋转位置等)或其组合来进行不同蹬踏状态的确定。
设备可提供紧凑、无线、响应、低等待时间、实时、低功率检测和/或与和自行车附连或分离的其他部件(包括例如单独的悬架控制器)的通信。相比于通常曲柄轴、车轮等的每转检测一次信号的磁性踏频传感器，本传感器有利地可被配置成在曲柄轴、车轮或其他传动系统部件的不到单转和/或每转不止一次地检测角速度和位置。例如，本传感器可被配置成在一转的大约1/16和大约1/8之间尽快地检测角速度和位置。
图1总体上例示可使用蹬踏传感器的自行车100。自行车100包括车架102、把手104和与座杆108联接的座位106。自行车100还包括与车架102和传动系统114可旋转附接的第一轮或前轮110和第二轮或后轮112。自行车100另外可包括悬架系统，悬架系统可包括第一悬架或前悬架116和第二悬架或后悬架118中的一个或更多个。
虽然所例示的自行车100是山地自行车，但可用诸如(例如)公路自行车的其他类型自行车来实现本文中公开的实施方式。用箭头“A”的方向来指示自行车100的前和/或向前取向。如此，用箭头A的方向来指示自行车的向前移动方向。
如图1至图4中例示的，传动系统114包括曲柄组件或大齿盘(crankset)120，曲柄组件或大齿盘120进而包括一个或更多个牙盘或第一链轮122、曲柄轴或心轴124和一对曲柄臂126。每个曲柄臂126操作联接到相应的踏板128。心轴124利用一个或更多个轴承132同轴且旋转地轴颈连接在底部支架130内。底部支架130被固定在车架102内的底部支架壳体(未示出)内。传动系统114可操作联接到诸如飞轮134的后链轮组件，飞轮134包括借助链条138与后轮112同轴安装的一个或更多个第二链轮136。自行车还例示了安装在传动系统114中的可用于确定自行车100的蹬踏状态的设备210。如图1中所示，设备210安装在曲柄轴或心轴124的传动侧端。设备210还可安装在曲柄轴或心轴124的非传动侧，例如，如图3至图5中示出的。自行车100和/或传动系统114的其他位置还可用于安装设备210，如本文中描述的。
为了实行变速，自行车100可包括诸如第一或前变速器(未示出)的前齿轮变速机构，前齿轮变速机构可定位在与大齿盘120相邻的座管139上，从而实现前链轮122的齿轮变速。可机械地(例如，线缆、液压、气动地)或电子地(例如，有线、无线地)控制前齿轮变速机构。另外或另选地，自行车100可包括诸如后变速器的后齿轮变速机构140，后齿轮变速机构140被安装于自行车100的车架102的构件(诸如，置架、后回动件和/或关联结构)，处于实现后链轮134中的齿轮变速的位置。还可机械地或电子地控制后齿轮变速机构140。
在图12中示出用于自行车蹬踏确定和/或分析的示例性设备210的框图。设备210可单独用于与自行车部件或其他装置通信和/或控制它们。设备210包括电路28，电路28包括至少一个处理器20和存储器10。在例示实施方式中，电路28还包括用户接口82、传感器接口80和通信接口90。电路28还可包括嵌入基板材料中的部件连接件和/或电连接材料。系统还包括与传感器接口80通信的至少一个传感器220。对于设备210而言，附加的、不同的或更少的部件是可能的。例如，在电路28和/或设备210中可不包括用户接口82。另外，可组合这些部件。在一个实施方式中，所述设备与诸如牙盘、牙盘架和/或心轴的自行车动力系的部件形成一体。
图5例示了可用于确定自行车100的蹬踏状态的设备210的分解视图，并且图6和图7例示了截面图。设备210可包括具有例如第一外壳部分214和第二外壳部分216的壳体或外壳212。这些外壳部分可被配置成例如通过压配合或螺纹接合而联接在一起。另外，可在相联接的外壳部分之间布置密封件218(例如，O形环或垫圈)，由此形成密封的不透水隔室，以保护剩余设备部件免遭液体、污物、灰尘或其他异物侵入。
设备210包括被配置成检测一个或更多个变量的传感器220。在一个实施方式中，传感器220是加速度计。在其他实施方式中，传感器220可以是磁力计、陀螺仪或可用于检测相对于参考系的改变的任何其他传感器。例如，该参考系(诸如，随设备210旋转的坐标系)相对于设备210可以是固定的。这些改变可包括例如位置、线性速度、角速度、线性加速度或角加速度中的一个或更多个。
设备210还可包括以下相对于图12描述的诸如处理器20和存储器10的计算装置。处理器20电耦合到传感器220，以分析传感器220所记录的数据。在一个示例中，传感器220和处理器20均可布置在印刷电路板224上或者与印刷电路板224附连并且电耦合或通信耦合。诸如一个或更多个电池和/或另一电源的电源226还可例如借助印刷电路板224与传感器220和处理器20电耦合，以为设备210供电。
设备210进一步包括通信接口。通信接口可包括诸如发送器天线或芯片天线的天线228。通信接口与处理器20电通信。通信接口可包括无线电并且被配置成例如使用射频(“RF”)发送来无线发送数据。通信接口可被配置成使用天线228将来自设备210的数据发送到另一部件。通信接口可被配置成与一个或更多个控制单元230、230A、230B通信，这一个或更多个控制单元230、230A、230B被配置成控制自行车的部件，包括(例如)悬架控制器、显示器和/或另一个控制单元230。这一个或更多个控制单元230、230A、230B可以是具有诸如处理器20和存储器10的部件以及以下相对于图12描述的其他部件的计算装置。这一个或更多个控制单元230、230A、230B可与自行车的另一部分分开或者安装在其上，在图1中示出了后一种选择。这一个或更多个控制单元230、230A、230B可被配置成控制诸如前悬架和后悬架的自行车的关联部件的特性或设置。
设备210另外可包括诸如开关组件232的接口部分或用户接口82，开关组件232与处理器20电耦合并且被配置成执行一个或更多个功能，包括例如将设备210打开和/或关闭和/或初始化设备210与一个或更多个外部装置诸如与控制单元230、230A、230B的配对。设备210可被配置成，使得开关组件232的一部分例如经由第一外壳部分214中的开口234突出穿过外壳212。开关组件232还可包括诸如一个或更多个垫圈235的密封特征，以防止液体、污物、灰尘或其他异物侵入。
进一步地，设备210的用户接口82可包括指示器236或与传感器220、处理器20、电路板224、电源226、天线228和/或开关组件232中的一个或更多个电耦合的诸如LED的状态指示器。指示器236可被配置成向用户提供各种信息，诸如，告知用户何时将设备210通电或断电、传感器220何时在检测移动、设备210何时在与单独的控制单元230、230A、230B配对、设备210何时在向单独的控制单元发送数据或者电源226何时在低位运行。例如，通过按住和保持开关组件232上的按钮233(例如，手动操作的按钮)，可开启与诸如控制单元230、230A、230B的另一个部件的配对会话。当按压预定时间量时，指示器236可提供诸如连续闪光的有区别信号，直到配对成功，在配对成功时，指示器236会提供诸如固体光(solidlight)的不同的有区别信号。在另一个示例中，通过短暂地按压开关232上的按钮233，可开始检查电源226中的剩余电力。在该情况下，可例如通过使用不同颜色的光、不同强度的光、不同的闪光持续时间等来配置指示器236，以传送表征剩余电力的信号。
指示器236可内部地布置在外壳212内。另外，外壳212可包括开口238，以允许指示器236将相关信息传送到外壳212的外部。因此，开口238可包括半透明或透明的覆盖件240，以防止液体、污物、灰尘或其他异物侵入。还料想到，覆盖件240可包括灯管242，灯管242用于辅助将来自指示器236的信号通过覆盖件240发送到外壳212的外部。
设备210可包括构件244，构件244被配置成将传感器220、处理器20、电路板224、电源226、天线228、开关组件232和指示器236中的一个或更多个牢固地保持在外壳212内。设备210还可包括或联接到诸如套筒246的另一个部件，套筒246用于一旦被安装在自行车100上，就将设备210保持就位，如在以下更详细讨论的。如图4、图6和图7中看到的，第一外壳部分214、构件244和套筒246中的一个或更多个可轴向地覆在通信接口的天线228上，因此，优选地由射频(“RF”)透明材料制成，以允许来自通信接口的天线228的信号通过设备210发送到例如单独的控制单元230、230A、230B。例如，第一外壳部分214和构件244可由诸如玻璃填充型尼龙的塑料制成，并且套筒246可由诸如橡胶的顺应材料制成。第二外壳部分216还可由RF透明材料制成，但如果第二外壳部分216不是轴向地覆在通信接口的天线228上，则可不必这样。
在另一个实施方式中，通信接口的天线228可与处理器20电通信，但作为附连到电路板224的替代，通信接口的天线228可布置在电路板224和/或设备210外部。以这种方式，可以将设备布置在RF透明度不是问题的位置(例如，背离空心心轴或曲轴的远端的位置)或者使第一外壳部分和/或构件244用与RF透明度无关的材料。在一个实施方式中，天线228可电耦合到处理器20，但物理上区分开，使得天线228可布置在自行车部件(例如，心轴或曲轴)外部，并且设备210的剩余部分可布置在自行车部件内部。
设备210被配置成联接到自行车100的部件。优选地，设备210联接到传动系统114中的部件。如图4中看到的，在一个实施方式中，设备210轴向联接在大齿盘或曲柄组件120的心轴124内。然而，还料想到，设备可联接到例如牙盘122、曲柄臂126、踏板128或飞轮134。更具体地，设备210可联接在心轴124的非传动侧(即，与前链轮122所处侧相对)内，如图2至图4中所示，但是在另一个实施方式中，设备210可联接在心轴124的传动侧内，如图1中所示。
心轴124可包括非均匀的轴向对准开口142。具体地，当从开口142的外边缘144向内轴向移动时，开口142可包括侧壁146，侧壁146具有第一径向尺寸r1、向内倾斜至第二径向尺寸r2、之后向外扩大至第三径向尺寸r3，其中，r1和r3可相同或不同。在替代实施方式中，可使用更多或更少的径向尺寸。套筒246可包括一个或更多个第一保持构件248和一个或更多个第二保持构件250，第一保持构件248用于沿着第一径向尺寸的一个或更多个位置紧贴侧壁146保持设备210，第二保持构件250用于沿着第二径向尺寸的一个或更多个位置紧贴侧壁146保持设备210。另外，套筒246可包括一个或更多个第三保持构件(未示出)，第三保持构件用于沿着第三径向尺寸的一个或更多个位置紧贴侧壁保持设备210。由于从第二径向尺寸过渡到第三径向尺寸而形成的开口142和侧壁146的锥形几何结构，导致第三保持构件还可用作自锁机构，一旦设备210被完全插入开口142中，就防止其被取出或不经意顶出。
在每种情形下，保持构件可以是例如弹性材料的一部分，该部分从套筒246向外延伸比套筒246与保持构件相邻的部分更大的尺寸。保持构件248、250还可围绕套筒的周缘是连续或大体连续的。因此，在套筒是大体圆柱形的情况下，当在横截面中观察时，保持构件可类似于倒钩，如图4和图7中一样，而另外，当从廓形观察时，保持构件类似于从套筒246的表面向外延伸的大体环状突起，如在图5和图6中最佳看到的。
本领域普通技术人员应该理解，套筒246和/或保持构件248、250不限于本文中示出的配置，并且可改造它们，以实现相对于其他形状和尺寸的外壳和心轴开口具有相同的保持功能。
返回图4和图6，天线228可靠近第一外壳部分214的远端254布置，使得当设备210安装在自行车100上时，天线228的至少一部分没有被自行车100中并非RF透明的部分阻挡。例如，当轴向联接在曲柄轴或心轴124内时，天线228可沿着旋转轴线148向外延伸成靠近曲柄轴124的开口142或外边缘144和曲柄臂126的位于曲柄轴124附近的至少一部分，或者延伸到其外部。如此，天线228靠近远端254和/或曲柄轴124的开口142的配置是以下的一种方式：设备210可被配置成向受曲柄轴124干扰最小的自行车的另一个部件或自行车100的其他部件发送无线信号。另外，第一外壳部分214的远端254可被配置成抵接或大体抵接曲柄轴124的外边缘144，以便用于骑行者的脚和/或腿的间隙最大。在另一个实施方式中，远端254被配置成装配在曲柄轴124的开口142或外边缘144内，使得远端254没有沿着旋转轴线148从曲柄轴124的开口142突出。
设备210可安装在传动系统114的部件中的任一个或后链轮组件上，如以上提到的，并且传感器220可安装在设备210内的任何地方，只要传感器220在与处理器20电通信的范围内。然而，可能期望的是，定位传感器220，使得当设备210安装于自行车100时，传感器220布置在心轴124的旋转轴线148上或靠近心轴124的旋转轴线148，如图1至图4看到的。通过这样做，重力矢量和xy坐标系可具有公共的原点，这样有助于确定设备210的重力矢量和角速度的相对位置。这样还将使由于曲柄轴124旋转的正交方向上的加速度得到的力而导致的检测到的角速度和位置的任何失真最小。另选地，传感器220可被配置成安装在不同位置中。该偏轴安装仍然可允许确定角速度和位置值，但该偏移会引入与设备210的旋转速度成比例的额外加速度，由此使确定必要值所必需的分析变复杂。此外，因为许多现代自行车上的曲柄是空心的，所以将设备210定位在曲柄臂126内可利用可用空间，而不再需要改造或更换自行车的部件来使待配置的此部件联接到设备，从而还有助于将传感器沿着曲柄轴线148布置或布置在曲柄轴线148处。
图8至图10例示从非传动侧看的大齿盘或曲柄组件120的隔离侧视图。一个曲柄臂126和设备210被示出为，曲柄臂126诸如在积极蹬踏状态期间旋转经过多个位置。在设备210被插到曲柄轴124的非传动侧的实施方式中，图8至图10中示出的曲柄臂126通常将用于骑行者的左脚。因此，图1的方向A上的向前运动对应于逆时针旋转，即，图8至图10中的方向“B”。
如以上讨论的，传感器220被配置成检测一个或更多个变量，即，相对于参考系的改变。传感器220可以是某种类型的传感器(诸如，磁传感器、加速度传感器或其他类型的传感器)。在传感器220是加速度计的实施方式中，如图8至图10中一样，该参考系可以是随曲柄轴124旋转的xy坐标系，并且检测到的变量可以是重力矢量“g”的角速度和位置。在另一个实施方式中，例如，当传感器220是磁力计时，设备210可跟踪与地球磁场对应的矢量(诸如，磁场矢量)的速度和位置。根据传感器220的选择，其他比较矢量也会是可能的。
x轴可被定义为具有在曲柄轴124的旋转轴线148上并且在曲柄臂126的方向上延伸的原点。然而，还要理解，可通过其他特征(诸如，当设备210在安装位置处安装在自行车100上时设备210的该安装位置和传感器220的位置和取向的选择)来确定x轴的原点和方向二者。
随着设备210旋转，传感器220可被配置成检测角速度和位置。可用从诸如x轴的参考到重力矢量的偏移角θ来表示角位置。例如，可通过计算取样周期之间的角偏移改变并随后将此角偏移改变除以这些取样周期之间所过去的时间来确定角速度。
存储器可被配置成存储表示一个或更多个蹬踏状态签名的角速度和位置值。处理器20可从传感器接收角速度和位置值，并且将检测到的那些值与存储在存储器中的值(即，表征蹬踏状态的值)进行比较来确定传动系统114的蹬踏状态。在一个实施方式中，可存在两个可用的蹬踏状态选择(积极蹬踏和非蹬踏)。在该实施方式中，单个蹬踏状态签名(例如，积极蹬踏)可用于进行比较，并且将用替代蹬踏状态(例如，非蹬踏)来指代被发现不指示单个蹬踏状态的值。
还可存储用于其他蹬踏状态签名的其他值。例如，表征反向蹬踏状态的值可被存储作为反向蹬踏状态签名，其中，骑行者正在与自行车传动系统的传动方向相反的方向上蹬踏。在另一个实施方式中，可存在三个可用的蹬踏状态选择(积极蹬踏、反向蹬踏和非蹬踏)。在该实施方式中，两个蹬踏状态签名(例如，积极蹬踏和反向蹬踏)可用于进行比较，并且将用替代或第三蹬踏状态(例如，非蹬踏)来指代被发现不指示任一蹬踏状态的值。
可能期望的是，将两个变量与阈值进行比较，因为单个变量可对应于多种蹬踏状态。例如，通过积极蹬踏或者如果曲柄臂126正自由移动，诸如，当自行车100装载在另一个车辆上并且正被从一个位置运输到另一个或者当骑行者将踏板128重新定位以避免地形特征和/或准备拐弯时，会出现位置改变。类似地，高角速度可对应于积极蹬踏或曲柄臂126突然摇动(诸如，当骑行者正滑行并且撞到隆起物时)。因此，为了过滤出这些假性正读数，可期望比较多个读数。
可选择表征蹬踏状态的值，从而以合理确信度否定假性正值的影响。这些值可以是阈值，其中，选择这些值，使得当实现这些值中的一个或更多个时，确定与这些阈值对应的蹬踏状态是自行车的蹬踏状态。在一个实施方式中，可向处理器20提供1转(即，2π弧度)的阈值(例如，与存储有阈值的存储器通信)和4.7弧度/秒的角速度。传感器220可被配置成检测是否存在不到一转的蹬踏。例如，传感器220可被配置成用大约1/2转和大约3/4转之间的阈值来检测积极蹬踏状态，但是传感器220可响应于低至大约18°(即，大约π/10弧度)的改变。在另一个实施方式中，可使用一定值范围作为表征蹬踏状态的值中的一个或更多个。例如，可向处理器20提供1转(即，2π弧度)的阈值(例如，与存储有阈值的存储器通信)和在大约4.7和大约14.1弧度/秒之间的角速度值范围。还可使用其他值来确定蹬踏状态。例如，角速度上的符号可指示旋转方向(即，积极蹬踏状态的向前旋转是正符号，而反向蹬踏状态是负号)。在一个实施方式中，角速度上的符号被单独地或与其他值(诸如，角速度值和/或角位置)组合地用作阈值。例如，针对积极蹬踏的阈值旋转速度符号值可以是旋转速度值的正符号。
一旦已确定蹬踏状态，处理器20就可打开通信接口，以开始中继数据。数据可被中继到曲柄轴外部的部件，例如，一个或更多个单独的控制单元230、230A、230B。
在一个实施方式中，可确定反向蹬踏状态，并且处理器20被配置成如果还未打开通信接口则打开通信接口，和/或致使表征反向蹬踏状态的信号或其他数据被作为自行车的当前蹬踏状态通信到自行车的部件。该部件可以是一个或更多个悬架部件的控制单元(诸如，图1中的控制单元230、230A、230B)。该控制单元被配置成响应于接收到该信号或其他数据来采取动作。在一个实施方式中，前悬架控制单元可用于在接收到指示自行车的当前或恰在之前的反向蹬踏状态的该信号或其他数据时，改变前悬架的特性(例如，可引入限制悬架行进的闭锁装置)。
除了确定蹬踏状态之外，设备210还可被配置成确定蹬踏状态何时改变，诸如，骑行者何时停止蹬踏。一旦设备210已确定蹬踏状态，就可继续测量其参考系相对于重力矢量的相关变量(例如，位置和角速度)，直到变量中的一个或更多个不再在所指示范围内。此时，设备210例如借助处理器20可确定用户已停止蹬踏并且可关闭通信接口。同时，设备210可继续对一个或更多个变量进行取样，直到再检测到运动，以确定骑行者是否已重新开始蹬踏。一旦检测到蹬踏状态是积极蹬踏，处理器20就可将通信接口通电。
一个或更多个部件可负责确定蹬踏状态，或者一旦确定了蹬踏状态，就确定蹬踏状态是否已改变。例如，可由设备210内的处理器20或者由单独的控制单元230、230A、230B来执行该确定。然而，优选地，由处理器20执行确定，因为通过这样做，允许每当没有检测到蹬踏时关闭天线228，从而节省了电力。
在一个实施方式中，设备210可包括唤醒传感器(例如，如图12中所示的唤醒传感器87)，使用该唤醒传感器也可节省电源226。唤醒传感器87可被配置成检测运动并且一旦检测到此运动，就向处理器20提供电力。唤醒传感器87可与传感器220相同或分开。在后一种情况下，唤醒传感器的一个示例可包括笼中球型(ball-in-cage-type)开关，其中，球在导电笼内移动致使球接触笼，完成电路。在另一个示例中，唤醒传感器可以是倾斜传感器。还料想到，也可使用其他类型的唤醒传感器。
以这种方式，除非设备210检测到运动，否则处理器20可消耗极少的电力甚至没有消耗电力，并且除非设备210确定该运动对应于蹬踏(与某种其他成因形成对照)，否则天线可不消耗电力。
设备210另外可包括第二传感器256，或者替代地与第二传感器256通信，第二传感器256被固定于自行车100并且被配置成没有随着传动系统114或后链轮组件旋转。第二传感器256可与传感器220是相同或不同类型，可被配置成独立于传动系统的部件来检测自行车100的角位置。处理器20可被配置成从传感器220和第二传感器256接收检测到的角位置并且进行比较，以过滤出与自行车100本身的旋转(而非传动系统114或后链轮组件134的旋转)对应的传感器220检测到的角速度和位置的读数。
图11例示了使用如本文中配置的设备210进行自行车蹬踏分析的方法300的流程图。方法300可包括例如在检测到任何运动时的唤醒步骤310。一旦唤醒，设备检测320运动，然后确定330旋转方向。如果确定旋转是向后的，则该方法可返回检测步骤320，重复进行该方法，直到确定是向前旋转。
一旦确定该运动是向前旋转方向，方法300就包括检测旋转速度的步骤340和检测旋转量的步骤350。在图11中，步骤340被描绘为先于步骤350，但应该理解，这些步骤可被颠倒或者可同时执行。
然后，将检测到的旋转速度和位置值与所存储的表示积极蹬踏状态的值或范围进行比较360。如果检测到的值在所存储的值或范围之外，则该方法可评估370是否已经确定蹬踏状态，并且如果确定不是，则方法300返回检测步骤320。如果检测到的值在所存储的值或范围内，则信号可被发送380到作为控制单元230、230A、230B的补充或替代的另一个部件(诸如，悬架控制器)，以指示存在蹬踏。
然后，该方法可再次返回到检测步骤340，并且可迭代进行，直到比较步骤指示在比较步骤360中所存储的值或范围之外的值(此时，该方法可继续评估步骤370，之后将信号发送390到其他部件来指示蹬踏停止)。
再次参照如图12中所示的设备210。处理器20可包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、模拟电路、数字电路、其组合或现在已知的或后续开发的其他处理器。处理器20可以是单个装置或装置的组合(诸如，通过共享或并行的处理)。
存储器10可以是易失性存储器或非易失性存储器。存储器10可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存存储器、电子可擦除程序只读存储器(EEPROM)或其他类型的存储器中的一种或更多种。存储器10可以能从诸如安全数字(SD)存储卡的设备210取下。在特定的非限制示例性实施方式中，计算机可读介质可包括容纳一个或更多个非易失性只读存储器的诸如存储卡或其他封装的固态存储器。另外，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其他易失性可覆写存储器。另外，计算机可读介质可包括诸如盘或带或其他存储装置的磁-光或光学介质。因此，本公开被视为包括计算机可读介质和其中可存储数据或指令的其他等同物和后继介质中的任一个或更多个。
存储器10是非暂态计算机可读介质并且被描述是单个介质。然而，术语“计算机可读介质”包括诸如集中或分布式存储器结构的单个介质或多个介质、和/或能进行操作以存储指令和其他数据的一个或更多个集合的关联高速缓存。术语“计算机可读介质”应当还包括能够存储、编码或携载供处理器执行的指令集或者致使计算机系统执行本文中公开的方法或操作中的任一个或更多个的任何介质。
在替代实施方式中，诸如专用集成电路、可编程逻辑阵列和其他硬件装置的专用硬件实现方式可被构造成实现本文中描述的方法中的一个或更多个。可包括各种实施方式的设备和系统的应用可广义地包括各种电子和计算机系统。本文中描述的一个或更多个实施方式可使用具有相关控制和数据信号的两个或更多个特定互连硬件模块或装置来实现功能，这些相关控制和数据信号可在模块之间通信并且通过模块通信，或者作为专用集成电路的一些部分通信。因此，本系统涵盖软件、固件和硬件实现方式。
电源84是便携式电源。电源可涉及例如使用机械发电机、燃料电池装置、光伏电池或其他发电装置来产生电力。电源可包括电池(诸如，由两个或更多个电化学电池组成的装置)，这些电化学电池将所储藏的化学能转换成电能。电源84可包括一个电池或多个电池或其他电力提供装置的组合。可使用诸如CR 2012、CR 2016和/或CR 2032的特殊装配或配置的电池类型或标准电池类型。
通信接口90提供从设备210到自行车的另一个部件(诸如，一个或更多个悬架控制器)或外部装置(诸如，移动电话或其他计算装置)的数据和/或信号通信。通信接口90使用任何可操作连接进行数据通信。可操作连接可以是可用于发送和/或接收信号、物理通信和/或逻辑通信的可操作连接。可操作连接可包括物理接口、电接口和/或数据接口。通信接口90可被配置成无线地通信，并因此包括一个或更多个天线。通信接口90以任何现在已知或后续开发的格式提供无线通信。尽管本说明书描述了可参照特定标准和协议在特定实施方式中实现的部件和功能，但本发明不限于这些标准和协议。例如，用于互联网和其他分组交换网络传输的标准(例如，TCP/IP、UDP/IP、HTML、HTTP、HTTPS)代表现有技术的示例。通过具有基本上相同功能的更快或更有效的等同形式来周期性取代这些标准。还可或者另选地使用ANT+TM、ZigBee、WiFi和/或AIREATM标准。因此，与本文中公开的标准和协议具有相同或类似功能的替换标准和协议被视为其等同物。在一个实施方式中，通信接口90可被配置成发送表征自行车传动系统的确定和/或检测到的蹬踏状态的信号。另外，可无线发送所确定的蹬踏状态。
传感器接口80提供从一个或更多个传感器220到电路28的数据和/或信号通信。接口80使用有线和/或无线通信技术进行通信。例如，接口80使用系统总线或其他通信技术与传感器220通信。传感器接口80可包括用于检测、通信和/或以其他方式处理传感器220的信号的诸如附加处理器和/或存储器的附加电气和/或电子部件。
用户接口82可以是用于用户和设备210之间的数据通信的一个或更多个按钮、灯或其他装置或部件。用户接口82可包括液晶显示(“LCD”)面板、发光二极管(“LED”)、LED屏幕、薄膜晶体管屏幕或另一种类型的显示器或发光器件。用户接口82还可包括音频能力或扬声器。
在一个实施方式中，用户接口82包括LED指示器。LED指示器发出指示命令输入或设备210的其他动作的光。
按照本公开的各种实施方式，可用能由计算机系统(诸如，电路28)执行的软件程序来实现本文中描述的方法。另外，在示例性的非限制实施方式中，实现方式可包括分布式处理、分量/对象分布式处理和并行处理。另选地，虚拟计算机系统处理可被构造成实现如本文中描述的方法或功能中的一个或更多个。
可用任何形式的编程语言(包括汇编或翻译语言)来编写计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)，并且可用任何形式来调配该计算机程序，包括将其调配为独立程序或适用于计算环境中的模块、组分、子例程或其他单元。计算机程序不一定对应于文件系统中的文件。程序可被存储在保存其他程序或数据的文件的一部分(例如，存储在标记语言文档中的一个或更多个脚本)中、专用于所关注程序的单个文件中或多个协调文件(例如，存储一个或更多个模块、子程序或代码的一些部分的文件)中。可调配计算机程序，使其在一个计算机上或位于一个站点或分布于多个站点并通过通信网络互连的多个计算机上执行。
本说明书中描述的处理和逻辑流可由一个或更多个可编程处理器执行，可编程处理器执行一个或更多个计算机程序，以通过对输入数据进行操作并且生成输出来执行功能。这些处理和逻辑流还可通过专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))来执行，并且设备还可被实现为专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))。
如本申请中使用的，术语“电路(circuitry)”或“电路(circuit)”是指以下的全部：(a)唯硬件电路实现方式(诸如，只用模拟和/或数字电路的实现方式)；和(b)电路和软件(和/或固件)的组合，诸如(可应用的)：(i)处理器的组合或(ii)一起工作以致使诸如移动电话或服务器的设备执行各种功能的处理器/软件(包括数字信号处理器)、软件和存储器的一些部分；和(c)诸如微处理器或微处理器的一部分的电路，其需要软件或固件进行操作，即使并没有物理存在软件或固件。
“电路”的这个定义适用于此术语在本申请中(包括在任何权利要求中)的所有使用。作为其他示例，如本申请中使用的，术语“电路”还将涵盖仅仅处理器(或多个处理器)或处理器的一部分的实现方式和它(或它们)附带的软件和/或固件以及其他电子部件。术语“电路”还将涵盖(例如并且如果可应用于特定权利要求要素)基带集成电路或用于移动计算装置的应用处理器集成电路或服务器、蜂窝网络装置或其他网络装置中的类似集成电路。
适于执行计算机程序的处理器包括(举例来说)通用微处理器和专用微处理器二者和任何种类的数字计算机中的任一个或更多个处理器。通常，处理器从只读存储器或随机存取存储器或这二者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或更多个存储器装置。通常，计算机还包括用于存储数据的一个或更多个大容量存储装置(磁盘、磁光盘或光盘)，或操作联接到该大容量存储装置，以从该大容量存储装置接收数据或将数据传输到该大容量存储装置，或这二者。然而，计算机不需要具有这些装置。此外，计算机可被内嵌于另一个装置(例如，移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频播放器、全球定位系统(GPS)接收器、或设备210，这仅仅是几个例子)中。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器装置，包括(举例来说)：半导体存储器装置，例如，EPROM、EEPROM和闪存存储器装置；磁盘，例如，内部硬盘或可移除盘；磁光盘；和CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路来补充，或者装入专用逻辑电路中。
本文中描述的实施方式的例示旨在提供对各种实施方式的结构的总体理解。例示不旨在用作对利用本文中描述的结构或方法的设备和系统的所有元件和特征的完全描述。本领域技术人员在浏览本公开后，会清楚许多其他实施方式。可利用并且可用本公开推导其他实施方式，使得可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑上的替代和改变。另外，例示仅仅是代表性的，可不按比例绘制。图示内的特定比例可被夸大，而其他比例可减至最小。因此，本公开和附图应被视为例示性的而非限制性的。
虽然本说明书包含许多细节，但这些不应该被理解为是对本发明范围或会要求保护的内容的限制，而是被理解为对本发明特定实施方式专属特征的描述。在单独实施方式的背景下在本说明书中描述的某些特征也可在单个实施方式中组合地实现。相反地，在单个实施方式的背景下描述的各种特征也可单独在多个实施方式中或者以任何合适子组合来实现。此外，尽管以上可将特征描述为以某些组合作用甚至初始要求保护，但在一些情况下，要求保护的组合中的一个或更多个特征可用该组合来实践，并且要求保护的组合可涉及子组合或子组合的变形形式。
类似地，虽然在附图中描绘并且在本文中以特定次序描述了操作和/或动作，但这不应该被理解为需要以所示出的特定次序或以顺序次序执行这些操作，或者执行所有图示操作，以实现所期望结果。在某些情形下，多任务和并行处理会是有利的。此外，上述实施方式中的各种系统部件的分离不应该被理解为需要在所有实施方式中进行这种分离，并且应该理解，所描述的任何程序组分和系统可总体被一起集成在单个软件产品中或者被封装到多个软件产品中。
仅仅出于方便起见，而非旨在自发地将本申请的范围限于任何特定发明或创造性构思，在本文中用术语“发明”单独和/或共同表示本公开的一个或更多个实施方式。此外，尽管在本文中已经例示和描述了具体实施方式，但应该理解，可用被设计用于实现相同或类似目的的任何后续布置来取代所示出的具体实施方式。本公开旨在涵盖各种实施方式的任何和所有后续适应形式或变形形式。以上实施方式和本文中没有具体描述的其他实施方式的组合对于阅读了描述的本领域技术人员而言是清楚的。
本公开的摘要被设置成符合37C.F.R.§1.72(b)并且在理解它将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义的情况下提出。另外，在以上的具体实施方式中，可出于使本公开简单的目的，将各种特征分组在一起或者在单个实施方式中描述。本公开不应被解释为反映出要求保护的实施方式意图需要比各权利要求中明确阐述更多的特征。确切地，如以下权利要求书所反映的，创造性的主题可涉及所公开实施方式中的任一个的并非所有特征。因此，在具体实施方式中并入随附权利要求书，其中，各权利要求各自地分别定义要求保护的主题。
以上的具体实施方式旨在被视为例示性的而非限制性的，并且要理解，包括所有等同物的以下权利要求旨在限定本发明的范围。权利要求书不应该被当作限于所描述的次序或要素，除非声明是该效果。因此，落入随附权利要求书及其等同物的范围和精神内的所有实施方式被声明是本发明。

Claims (33)

1.一种用于确定自行车蹬踏的设备，该设备包括：
传感器，所述传感器被安装于传动系统的一部分并且随其旋转，所述传感器被配置成检测所述传动系统的曲柄轴的角速度和位置；以及
处理器，所述处理器电耦合到所述传感器；
其中，所述处理器被配置成致使所述设备将检测到的所述角速度和位置与表征至少一种蹬踏状态的预定角速度和位置值进行比较，以确定所述传动系统的蹬踏状态。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器被配置成检测重力矢量相对于随所述曲柄轴旋转的参考系的角速度或位置。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器被布置成使由于所述曲柄轴的旋转的正交方向上的加速度得到的力而导致的检测到的所述角速度和位置的失真最小。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述传感器被配置成靠近所述曲柄轴的旋转轴线布置。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器被配置成检测磁场矢量相对于随所述曲柄轴旋转的参考系的角速度或位置。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器是选自加速度计、磁力计或陀螺仪的一种类型的传感器。
7.根据权利要求1所述的设备，该设备进一步包括无线发送器，所述无线发送器电耦合到所述处理器，所述无线发送器被配置成与所述自行车的部件通信。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述部件是悬架控制器。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传动系统的所述一部分是曲柄臂、踏板、心轴、牙盘或飞轮中的一者。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器被配置成在所述曲柄轴的不到单转中测量角速度或位置。
11.根据权利要求1所述的设备，该设备进一步包括：
第二传感器，所述第二传感器被固定于自行车，所述第二传感器被配置成检测所述自行车的角位置；以及
控制器，所述控制器被配置成从所述传感器和所述第二传感器接收检测到的角位置并且进行比较，以过滤出所述传感器检测到的与所述自行车的旋转对应的角速度和位置的读数。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，第一传感器在所述传动系统上位于所述自行车的第一位置处，并且所述第二传感器位于所述自行车上的第二位置处，所述第一位置和所述第二位置是不同的位置。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述第二位置是除所述自行车的所述传动系统之外的位置。
14.根据权利要求11所述的设备，其中，所述传感器和所述第二传感器是相同类型的传感器。
15.一种用于分析自行车蹬踏的方法，该方法包括以下步骤：
使用安装于传动系统的一部分并且随其旋转的传感器来感测所述传动系统的所述一部分相对于参考系的角速度和位置；以及
由处理器将所述角速度和位置测量值与表示至少一个蹬踏状态签名的值进行比较，以确定所述传动系统的蹬踏状态。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述传感器属于包括加速度计、磁力计或陀螺仪的类型。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述传感器检测重力矢量或磁场矢量相对于随所述传动系统旋转的参考系的改变。
18.根据权利要求15所述的方法，该方法进一步包括：
使用与所述处理器操作联接的无线发送器与控制器通信。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一部分是曲柄臂、踏板、心轴、牙盘或飞轮中的一者。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述传感器在曲柄臂的每转测量角速度至少一次。
21.一种被配置用于自行车传动系统的曲柄组件，该曲柄组件包括：
传感器，所述传感器被安装于曲柄轴并且随其旋转，所述传感器被配置成检测所述曲柄轴的角速度和位置；
无线发送器，所述无线发送器被配置成与所述曲柄轴外部的自行车部件通信；
至少一个存储器，所述至少一个存储器被配置成存储表示至少一个蹬踏状态签名的角速度和位置值；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器与所述存储器、所述传感器和所述无线发送器通信耦合，所述至少一个处理器被配置成致使所述曲柄轴：
将检测到的所述角速度和位置与蹬踏签名进行比较，
基于所述比较来确定所述自行车的蹬踏状态，以及
将确定结果发送到所述曲柄轴外部的所述自行车部件。
22.根据权利要求21所述的曲柄组件，该曲柄组件进一步包括：
壳体，所述壳体被配置成至少部分地布置在所述传动系统的心轴内，所述壳体被配置成容纳所述传感器。
23.根据权利要求22所述的曲柄组件，其中，所述壳体进一步被配置成容纳所述处理器。
24.根据权利要求22所述的曲柄组件，其中，所述壳体包括被布置成能被所述自行车的骑行者接近的接口部分。
25.根据权利要求24所述的曲柄组件，该曲柄组件进一步包括曲轴，其中，所述接口部分布置在所述曲轴的端部上。
26.根据权利要求21所述的曲柄组件，该曲柄组件进一步包括：
电源；以及
唤醒传感器，其中，所述处理器进一步被配置成响应于来自所述唤醒传感器的信号，致使所述曲柄轴将来自所述电源的电力提供到所述传感器。
27.一种用于检测自行车的传动系统的蹬踏状态的设备，所述设备包括：
传感器，所述传感器被配置成检测所述传动系统的曲柄轴的角速度和位置；以及
壳体，所述壳体被配置成将所述传感器沿着所述曲柄轴的旋转轴线容纳和定位。
28.根据权利要求27所述的设备，其中，所述传感器是加速度计。
29.根据权利要求27所述的设备，其中，所述壳体进一步被配置成插入并且固定在所述曲柄轴内。
30.根据权利要求27所述的设备，其中，所述壳体进一步被配置成附接在所述曲柄轴的端部处。
31.根据权利要求27所述的设备，该设备进一步包括：
用户接口，所述用户接口包括所述设备的至少一个状态指示器。
32.根据权利要求31所述的设备，其中，所述状态指示器包括发光二极管(LED)。
33.根据权利要求31所述的设备，其中，所述用户接口进一步包括手动操作按钮。
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