CN111542974A - 智能曲柄系统 - Google Patents

Abstract

经由设置在踏板设备的曲柄上的微控制器、扭矩传感器、陀螺仪和加速器感测踏板设备(如自行车)的曲柄速度和曲柄位置。经由设置于曲柄毂的滑环(该曲柄毂具有接触相应滑环的轴承、固定环、衬套或弹簧)，可以向曲柄微控制器和其他设备(例如用户的电动自行车控制器和心率监测器)以及从曲柄微控制器和其他设备传递外部电源、传感和控制信号。油门数据可以经由滑环或经由无线模块套件无线地提供给电自行车控制器，所述无线模块套件联接到电动自行车控制器的油门接头。用户健康数据(例如心率)可以通过滑环传递，并与同步的运动数据一起无线发送到配对的智能电话。

Description

智能曲柄系统

优先权要求

本申请是于2017年12月28日提交的美国专利申请第15/857,039号的部分继续申请，美国专利申请第No.15/857,039号是于2017年11月15日提交的美国专利申请第15/814,364号的部分继续申请，美国专利申请第15/814,364号要求于2017年10月3日提交的美国临时申请第62/567,391号的优先权，并且上述每个申请均通过引用的方式整体合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及踏板设备，例如自行车、健身器材、电自行车(电动自行车)以及由用户踩踏板的类型的设备。具体而言，本发明针对一种通过旋转的曲柄组件接收动力和/或数据的用于此类设备的智能曲柄系统。

背景技术

常规的电动自行车马达输出功率控制基于向马达控制器输入手动油门的旋转度，所述手动油门由骑车人移动。在电动自行车完全或主要由马达驱动的情况下，该功能令人满意。但是，当马达配置为仅辅助骑车人踩踏板时，手动油门(throttle)很难操作。

在某些地区，例如欧洲，马达动力被视为辅助动力——PAS(踏板辅助系统)——帮助人们更轻松地骑电动自行车，而不是为自行车提供动力的主要方式。PAS只是对骑车人的马达助力，因此PAS用于使电动自行车骑起来更像普通自行车。

在PAS系统中，如果骑车人不踩踏板，则马达不会产生任何输出功率。速度PAS基于骑车人的踩踏速度。当电动自行车上坡时，电动自行车骑车人会需要来自马达的更多动力，但他们无法从速度PAS系统获得动力，因为由于上坡他们的踩踏速度较慢。因此，需要扭矩传感器PAS系统来感测骑车人的踩踏力，以便控制系统可以准确地控制马达的输出功率。

但是，如果骑车人的两腿同时踩在两个踏板上，则扭矩将非常大。在这种情况下，辅助马达产生最大功率将很危险。因此，为了安全有效地控制自行车的辅助马达，需要考虑自行车的曲柄速度和曲柄位置。

向马达控制器提供扭矩和曲柄位置数据是一个挑战。可以使用无线传输装置。但是，并不是市场上所有的电动自行车控制器都具有无线接收器。为马达控制器提供配件市场无线接收器也不是令人满意的解决方案，因为这将要求制造商或骑车人修改其电动自行车控制器的硬件和软件以与配件市场无线接收器进行通信。这又需要额外的成本和时间以使马达控制器适应于配件市场无线系统以接收扭矩和曲柄位置数据。大多数电动自行车制造商不愿意采取额外的步骤来修改其电动自行车控制器的硬件和软件。

另一个问题是，仅扭矩传感器不足以制造扭矩PAS，因为必须检测准确的曲柄位置才能发送正确的控制信号来控制电动自行车控制器。一些扭矩传感器PAS供应商将扭矩感测部件放在踏板轴上，以感测由双腿引起的扭曲力。但是，这使得难以感测到曲柄位置并且不能轻易地辨别出骑车人的意图。例如，反向踩踏意味着骑车人要刹车；两个曲柄平行于地面位置表示骑车人在休息，马达可以相应地调整其功率输出；当左曲柄在最低位置而右曲柄在较高位置时，曲柄可以检测到骑车人处于下车位置，从而马达可以进行相应的调整，依此类推。

此外，为曲柄传感器供电会出现困难。为避免因转动曲柄而造成导线缠绕，在曲柄自身上加装电池是一种供电方式。但是电池寿命限制了智能曲柄系统的使用。给电池充电或更换电池是不方便的，而且价格可能昂贵。

另一个问题是用户的监测数据(例如心率)与从设备测量得到的运动数据(例如，踩踏力、速度、角度等)不同步或不协调。

因此，仍然需要为电动自行车、自行车、健身器材和用户可以踩踏的其他设备提供改进的智能曲柄控制。

发明内容

本发明解决了上述至少部分缺陷。在一个示例性实施例中，本发明经由自行车曲柄上的微控制器、扭矩传感器、陀螺仪和加速器来感测曲柄速度和曲柄位置。在一些实施例中，经由设置于曲柄的滑环通过油门接头向(并且从)微控制器和电动自行车控制器传递外部电源和控制信号，所述曲柄具有连接到各个滑环的弹簧针。

在其他实施例中，传感器数据可以经由无线模块套件无线地提供给电动自行车控制器，所述无线模块套件联接到电动自行车控制器的油门。

在再一实施例中，传感器数据可被处理并与心率或其他用户数据同步，并被输出到同步的智能电话和云。

本发明包括一种智能曲柄控制系统，包括：

应变规，设置在曲柄上；

控制板，设置在曲柄上并联接至应变规，该控制板包括陀螺仪和加速器运动传感器以及数字运动处理器；以及

滑环，设置于曲柄，以向控制板提供电源连接。

控制板可以通过电动自行车的油门接头联接到电动自行车控制器。

控制器可被配置为确定电动自行车曲柄的曲柄速度、曲柄位置和扭矩数据，并报告曲柄速度、曲柄位置和扭矩数据。可以计算油门数据并经由与油门接头连接的连接件将油门数据作为模拟信号或数字信号输出。控制板可包括联接到微控制器的数模转换器，从而将电动自行车曲柄的曲柄速度、曲柄位置和扭矩数据转换为用于油门控制的模拟油门数据。

控制板可通过电动自行车的油门接头经由电缆或无线联接到电动自行车控制器。如果是无线的，则控制板106可以进一步包括无线收发器。无线收发器模块套件可通过电动自行车的油门接头经由导线联接到电动自行车控制器。然后将控制板无线连接到无线收发器模块套件。无线收发器模块套件可包括数模转换器，从而电动自行车曲柄的曲柄速度、曲柄位置和扭矩数据如果是以数字格式被接收的，则可以将其作为油门数据通过油门接头以模拟格式输出到电动自行车控制器。电动自行车控制器可包括串行端口，其中经由有线连接来连接无线收发器模块套件。

弹簧针接头可与滑环联接。电源输入电缆可与弹簧针接头连接以为控制板供电。数据电缆的第一端可以附加地或替代地与弹簧针接头连接。电源或数据电缆的相对第二端可与电动自行车控制器的油门接头连接。

用户的健康数据(例如心率)也可以通过滑环传递至控制板，并由控制板与同步的运动数据(例如，踩踏力/速度/角度等)一起无线发送到配对的智能电话。还可以通过应用程序将所有数据上传到云账户。

本发明还包括一种向电动自行车的骑车人提供电动辅助的方法。设置在电动自行车曲柄上的应变规的扭矩数据可由智能曲柄控制器确定。提供给电动自行车曲柄的、来自陀螺仪和加速器运动传感器以及数字运动处理器的曲柄速度可由智能曲柄控制器确定。提供给电动自行车曲柄的、来自数字运动处理器的曲柄位置也可由智能曲柄控制器确定。确定骑车人的踩踏力。包含油门数据的数据信号通过滑环传递，滑环设置于电动自行车曲柄的轴上。然后包含油门数据的数据信号通过电动自行车控制器的油门接头传递到电动自行车控制器。

数据电缆的第一端可以通过弹簧针接头连接到滑环，数据电缆的第二端可以通过油门接头连接到电动自行车控制器。扭矩数据、曲柄速度和曲柄位置可以由智能曲柄使用，并经由有线连接或无线收发器模块套件作为油门数据传输。通过油门接头通信至电动自行车控制器的油门数据可以是模拟信号。

智能曲柄系统还可以确定电动自行车的骑车人是否正在反向踩踏；在电动自行车的两个曲柄平行于地面情况下，电动自行车的骑车人是否在休息；以及电动自行车的曲柄是否处于下车位置(dismount position)。这些确定信息可以通过油门接头传送给电动自行车控制器。

本发明还包括一种电动自行车。电动自行车包括曲柄、马达、连接到马达的电动自行车控制器、设置在曲柄上的应变规、设置在曲柄上并联接到应变规的控制板，以及设置于曲柄以提供旋转电力联接的滑环。控制板包括陀螺仪传感器、加速度运动传感器和数字运动处理器。控制板通过油门接头经由多个滑环和在所述多个滑环与电动自行车的油门接头之间延伸的导管联接至电动自行车控制器。

本发明还进一步公开了一种用于电动自行车的智能曲柄控制系统。电动自行车包括连接到电动自行车控制器的曲柄和马达。电动自行车控制器包括油门接头。智能曲柄系统包括：控制板，设置在曲柄上；多个滑环，设置于曲柄；以及多个金属弹簧，设置于曲柄。控制板包括运动传感器、数字运动处理器和微控制器。每个金属弹簧与滑环中的相应一个物理接触。连接至控制板的电源通过金属弹簧中的至少一个与滑环中的相应一个之间的物理接触来传递。来自控制板的油门控制信号或油门数据也可以通过金属弹簧中的至少一个与滑环中的相应的一个之间的物理接触来传递。

可为多个金属弹簧设置弹簧框架。弹簧框架可以弯曲，并且限定多个孔，多个金属弹簧的相对端可被设置为穿过所述孔，使得所述相对端向弹簧框架的弯曲部分向内突出。可以设置外壳，其中弹簧框架和多个弹簧设置在外壳内，并且其中滑环设置在多个滑环的内径内。

电源输入电缆可与多个金属弹簧中的至少一个连接。数据电缆与多个金属弹簧中的另一个(或相同的一个)连接。数据电缆也可与电动自行车控制器的油门接头连接。

本发明还包括一种智能曲柄系统，包括：控制板，设置在曲柄上；多个滑环，设置于曲柄；以及多个弯曲的金属弹簧，设置于曲柄。轴承、不可旋转的滑环或可旋转的衬套设置在多个弯曲金属弹簧中的每一个的任一端或两端。每个轴承/滑环/衬套(或它们的对)与滑环中的相应的一个物理接触，使得与控制板连接的电源通过该物理接触而传递。可以设置内毂，其中多个金属弹簧中的每个固定到内毂。轴承/滑环/衬套接触相应的滑环的内周表面。

以上概述并非旨在限制本发明的范围，也不旨在描述本发明的每个实施例、方面、实施方式、特征或优点。在以下段落中结合附图描述了本发明的详细技术和优选实施例，以便本领域技术人员可以更好地理解所要求保护的发明的特征。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述的特征以及下文将要评论的特征不仅可以以指定的组合使用，而且可以以其他组合或单独地使用。

附图说明

图1是根据一些实施例的智能曲柄系统的框图。

图2是根据一些实施例的智能曲柄系统的另一框图。

图3是根据一些实施例的智能曲柄系统的再一框图。

图4是根据一些实施例的用于智能曲柄系统的具有滑环的曲柄的透视图。

图5是根据一些实施例的用于智能曲柄系统的具有滑环的曲柄的内部侧视图。

图6是根据一些实施例的用于智能曲柄系统的具有滑环的曲柄的外部侧视图。

图7是根据一些实施例的用于智能曲柄系统的具有滑环的曲柄的俯视图。

图8是根据一些实施例的用于智能曲柄系统的滑环和轴承连接机构的透视图。

图9是根据一些实施例的用于智能曲柄系统的滑环和轴承连接机构的另一透视图。

图10是根据一些实施例的用于智能曲柄系统的滑环和轴承连接机构的透视图，示出了其与曲柄头接合。

图11是用于智能曲柄系统的滑环和轴承连接机构的轴承组件的透视图。

图12是用于智能曲柄系统的滑环和轴承连接机构的轴承组件的透视图。

图13是用于形成智能曲柄系统的电连接的弹簧组件的透视图。

图14是用于形成智能曲柄系统的电连接的弹簧框架的透视图。

图15是用于形成智能曲柄系统的电连接的弹簧的透视图。

图16是用于形成智能曲柄系统的电连接的在部分壳体中的弹簧组件的透视图。

图17是用于形成智能曲柄系统的电连接的弹簧组件和滑环的透视图。

图18是用于容纳形成智能曲柄系统的电连接的部件的部分外壳的透视图。

图19是包括用于形成智能曲柄系统的电连接的部件的曲柄毂的透视图。

图20是根据某些实施例的智能曲柄系统的另外的框图。

尽管本发明可以进行各种修改和替代形式，但已经通过示例在附图中示出并且将详细描述其细节。然而，应当理解，其目的不是将本发明限制于所描述的特定示例实施例。相反，本发明将涵盖属于由所附权利要求书限定的本发明范围内的所有修改、等同变换和替代形式。

具体实施方式

在以下描述中，将参考各种示例性实施例说明本发明。然而，这些实施例并不旨在将本发明限制为本文描述的任何特定示例、环境、应用或特定实施方式。因此，仅出于说明而不是限制本发明的目的提供对这些示例实施例的描述。

参考图1，踏板设备的智能曲柄系统100包括设置在电动自行车的曲柄104上的应变规102。控制板106也设置在曲柄104上。

控制板106包括微控制器和物理存储器。软件代码存储在存储器中并由微控制器执行，以控制智能曲柄系统100的操作。

控制板106还包括诸如陀螺仪、加速度计和数字运动处理器之类的运动传感器。运动传感器将曲柄速度和位置数据提供给控制板106上的数字运动处理器。

应变规102联接到控制板106。应变规102感测曲柄中的应变，从而允许控制板106上的微控制器确定骑行设备的用户的扭矩数据和踩踏力。

多个滑环108设置在电动自行车的踏板轴110上(曲柄104连接到该踏板轴)。在一个实施例中，弹簧针接头112设置在滑环108上。滑环108中的两个滑环允许电源连接(Vcc和Gnd)以传递到控制板106，且设置在旋转曲柄104上。另一滑环108可以用于将模拟的油门数据信号从控制板传递出来给电缆113，该电缆连接到电动自行车控制器114的油门接头。

弹簧针112提供了一种方便的方式用于连接电源和信号导管，例如导线或数据电缆。也可以使用其他类型的接头，包括将在下面进一步详细讨论的图8-12的轴承式接头。在另一个替代方案中，可以用不旋转的抛光环代替轴承。

在图1所示的实施例中，弹簧针接头112固定到电动自行车的框架。然而，如将参考图4-7所解释的，也可以提供相反的情况，其中滑环固定到曲柄。因此，弹簧针接头112和滑环108起到在旋转曲柄104至电动自行车上的固定位置之间提供电通路的作用。

在一些实施例中，取决于系统如何配置，也可以采用更多或更少的滑环108。例如，通过使油门数据信号经过与电力相同的路径，或者通过使信号传输装置无线化，可以去除数据滑环。弹簧针接头的数量会相应变化。还可以想到在一些实施例中可以使用单个滑环和弹簧针接头。

参考图8-12，公开了用于提供到控制板106的旋转电连接的另一种装置。设置在外承载环或毂126中的多个滑环108a、108b和108c对应于传送电力和油门信号的相应导管或导线109a、109b和109c。多个轴承对128a、128b和128c设置在内毂或环130的凹部中，并且电连接到相应的导线或导管111a、111b和111c。轴承对128a、128b和128c中的每个轴承接触滑环108a、108b和108c的相应内表面，以便在导线段109a、109b和109c与111a、111b和111c之间来回传递电力和信号，同时电动自行车的曲柄在没有导线捆绑的情况下转动。

图8中所示的大箭头表示将内毂130插入外毂126。于是将轴承和滑环对准。如图9所示，具有安装凸缘134的外壳132设置在配对的毂126和130上。外壳132可以形成为两部分的组件，其如图9中的大箭头所示地接合。

最终的轴承连接组件136在图10中示出。如图10中的大箭头所表示的，该组件设置在电动自行车的曲柄头138上方。如图10所示，凸缘134背对曲柄，并且被牢固地紧固到电动自行车的框架。然而，凸缘位置安装可以颠倒，使得凸缘被牢固地紧固在曲柄上。

从图8、11和12中可以看出，轴承对128a、128b和128c的每个轴承设置在相应的弹性金属杆129a、129b和129c的相对端。杆形成为弯曲部分，并提供弹簧力以使轴承与相应滑环的内表面保持接触。

在另一方面，可以在曲柄头上方放置附加轴承。然后，该附加轴承的外表面与内毂130的内表面接触，以使滑环和轴承组件136可以随着曲柄旋转而更加平稳地旋转。

轴承和滑环组件136也可以以与图8-12所示以及上面描述的方式相反的方式构造。在这样的实施例中，滑环108a、108b和108c将设置到内毂130，而轴承128a、128b和128c将设置到外毂126。

还可以使用旋转衬套代替轴承，以节省成本。

在另一个实施例中，轴承部件可以由沿滑环滑动的非旋转的滑动环代替。可以通过对滑动环进行抛光来最大程度地减少摩擦。滑动环的外观将与图8、11和12所示的大致相同，不同之处在于，滑动环不像轴承那样绕其中心轴线旋转。

参考图13-19，公开了用于提供与控制板106的旋转电连接的另一种装置。在该实施例中，提供了多个弯曲的金属弹簧，它们在毂旋转时沿着金属滑环滑动。弹簧140a、140b和140c是弯曲的，使得它们是大体U形的。弹簧被设置在类似弯曲的弹簧框架142中。每个弹簧的两端设置为穿过相应孔口144，所述孔口144穿过框架142限定，使得端部朝向框架的、面向电动自行车的毂的、内弯曲侧突出。

电线被焊接或以其他方式附接到适当的弹簧上。弹簧/框架组件，例如图13中所示的，设置在外壳132的内部。

图17示出了接触相应的滑环108a、108b和108c的弹簧140a、140b和140c。

外壳132可以是如图17-19所示的两件式构造132a、132b。在这个示出的实施例中，滑环沿内周设置，而弹簧沿外周设置。但是，应该注意，该构造也可以颠倒。

还可以利用本文公开的多于一种的不同方式来提供电接触。

与弹簧针实施例一样，滑环、抛光环、弹簧和轴承在各实施例中的数量可以根据特定电动自行车的连接需求而变化。例如，通过使油门数据信号通过与电力相同的路径，或者通过使信号传输装置无线化可以去除数据滑环。因此，可以提供更多数量的滑环和轴承中的任何一个。

电动自行车包括常规的电动自行车控制器114，其经由直流马达输出116联接到主电池和驱动马达。自行车刹车输入118也被提供给电动自行车控制器114，使得控制器114知道骑车人何时进行刹车。

将从智能曲柄系统100输出的数据经由控制器的油门接头120接收到传统的电动自行车控制器116中。传统的电动自行车控制器被配置为接收模拟数据输入。因此，智能曲柄系统100的控制器106被配置将油门数据输出作为模拟信号。为此目的，可以在控制板106上设置数模(D/A)转换器。D/A转换器可以作为微控制器的一部分被包含在内。

油门数据可以采用各种形式。例如，油门数据可以是代表电动自行车控制器的油门幅度值的模拟输出。油门数据也可以更复杂，使得一些确定的值，诸如曲柄速度、曲柄位置、曲柄扭矩等与电动自行车控制器通信。

智能曲柄系统可以经由应变规102感测电动自行车骑车人的踩踏力的扭矩。智能曲柄微控制器还可以基于由控制板106上的数字运动处理器所评估的运动传感器读数来计算曲柄的速度和位置。运动传感器和数字运动处理器也可以与控制板106分离地设置在曲柄上，并且电联接至板106。

智能曲柄系统可以基于测量的踩踏力和曲柄位置数据来确定骑车人的总踩踏力。可以基于运动传感器和数字运动处理器数据来确定水平面与曲柄的纵轴之间限定的曲柄角度。将基于应变规数据测量的踩踏力乘以曲柄角度的余弦，以确定骑车人施加的总踩踏力。因此，可以计算出总踩踏力，该总踩踏力是在竖直面和水平面上分量的合力向量。总踩踏力可用于计算油门数据信号，因为它比基于应变规数据测量的踩踏力更能代表骑车人施加的踩踏力。

智能曲柄系统100还可以从曲柄位置确定骑车人是否正在刹车、下车、休息等，并将该确定结果中继到电动自行车控制器114。

智能曲柄系统100不需要单独的电源，因为它可以通过滑环108和弹簧针112从电动自行车控制器114供电。可替换地，可以直接从用于为驱动马达供电的电动自行车的主电池供电。

可以将智能曲柄系统100改装到现有的电动自行车，因为系统100可以通过常规的油门接头与任何现有的电动自行车接口。

该智能曲柄系统100可以应用于各种踏板式和/或电动的交通工具，包括自行车、独轮车、三轮车、轮椅、卧式自行车、健身器材等，其中交通工具需要骑车人操作用腿或手操作的曲柄/手柄。因此，由操作者施加到曲柄/手柄上的动力用于决定驱动马达功率输出。

本发明还可被配置为以本文公开的智能曲柄系统为特征的电动自行车。本发明可以另外配置为以本文公开的智能曲柄系统为特征的健身设备。

参考图2，控制板的输出可以经由无线收发器模块套件122无线地联接到电动自行车控制器114。在该实施例中，控制板另外包括无线收发器以发送输出数据，然后该输出数据由与电动自行车控制器114电联接的无线模块套件122接收。来自控制板106的输出可以是数字的，因此模块套件122中包括数模转换器，以将数据信号转换为模拟形式，以供电动自行车控制器114使用。无线传输方式可以是蓝牙、Wi-Fi、紫蜂(ZigBee)、蜂窝、射频或任何其他无线传输方式。

参考图3，电动自行车控制器114包括串行端口124，例如通用异步接收器-发射器(UART)端口。在该实施例中，无线模块套件122连接到串行端口122，并且模块套件不再需要包括D/A转换器。可以可替换地提供其他输入类型的输入端口，包括通用串行总线(USB)端口。如果控制器不支持智能曲柄板106上的微控制器使用的数据输出协议，则有必要更新电动自行车控制器114的软件代码。

参考图4-7，示出了曲柄104。滑环108设置于曲柄108，而弹簧针接头112绕踏板轴110旋转(在图1中)。踏板(未示出)设置在曲柄104的相对端上。滑环108和弹簧针接头112允许电信号和/或电力通过旋转的曲柄传输，而不会束缚电缆。在该实施例中，图1中所示的导线113将连接到滑环108，智能曲柄控制板106将连接到弹簧针接头112。

参考图20，智能曲柄传感器系统100被配置为收集健康数据和运动数据并将其传递给智能电话应用程序。从联接到用户的一个或多个传感器获得用户的健康数据。例如，用户可以接触或佩戴心率监测设备200。心率监测器200联接到监测器接口(心率监测器前端202)和电源204。如图20所指示的，来自心率监测器200的数据经由一个或多个滑环传递到智能曲柄系统100中，然后被控制板106接收以便收集和处理用户的健康数据。

无线发射器206(例如蓝牙模块)联接至控制板106。这允许健康数据(例如，心跳)和运动数据(例如，踩踏力/速度/角度等)无线地发送到同步的智能电话208。可以将应用程序208安装到智能电话上，以分析、显示和存储用户的健康和运动数据。这些数据也可以经由应用程序上传到云中，用户在所述云中拥有基于云的帐户，用于健康分析和改善锻炼的目的。

关于图20描述的智能曲柄系统100也可适用于采用旋转的轮毂和曲柄的标准自行车和其他类型的健身器材。

在不需要油门数据的应用中，例如健身车、普通自行车和非电动自行车，可以将心率数据以模拟信号的形式作为输入提供给滑环。如图20所示，外部提供了用于健康监测设备的电力。

在电动自行车应用或需要油门数据输出的其他应用中，可以提供额外的滑环来接收用户健康数据。在此类应用中，油门输出数据可以在考虑其他的曲柄数据的同时还考虑用户的心率，以便将定制的油门数据发送到电动自行车控制器。例如，如果心率高于某个阈值，则直流马达辅助的量可以增加到在给定的曲柄数据的正常设置之上。因此，考虑用户的健康数据可以用于制造更为智能的电动自行车辅助系统。

骑车人所有的运动数据(踩踏力/速度/角度等)和健康数据(心跳)可以同时收集并发送到智能电话应用程序。无需两个单独的蓝牙模块来分别发送运动数据和健康数据。根据该实施例，由于仅使用一个蓝牙模块，可以在运动数据和健康数据之间提供更好的数据同步并且节省费用。

尽管已经结合当前被认为是最实用和优选的实施例来描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员显而易见的是，本发明不限于所公开的实施例。对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可以对其做出许多修改和等同布置，该范围应与所附权利要求书的最宽泛解释相一致，以便于涵盖所有等同的结构和产品。而且，在不脱离本发明的范围的情况下，可以混合和匹配各种示例实施例的特征或方面(即使这种组合没有在本文中明确描述)。

Claims (20)

1.一种用于踏板设备的智能曲柄控制系统，所述踏板设备包括曲柄，所述智能曲柄系统包括：

控制板，设置在所述曲柄上，所述控制板包括运动传感器，数字运动处理器和微控制器；

多个滑环，设置于所述曲柄；及

多个金属弹簧，设置于所述曲柄，

其中所述金属弹簧中的每个弹簧与所述滑环中的相应一个滑环物理接触，并且

其中连接到所述控制板的电源通过所述金属弹簧中的至少一个金属弹簧与所述滑环中的相应一个滑环之间的物理接触来传递。

2.根据权利要求1所述的智能曲柄系统，还包括为所述多个金属弹簧设置的弹簧框架。

3.根据权利要求2所述的智能曲柄系统，其中所述弹簧框架是弯曲的并且限定多个孔，所述多个金属弹簧的相对端能够穿过所述孔设置，使得所述相对端向所述弹簧框架的弯曲部分向内突出。

4.根据权利要求3所述的智能曲柄系统，还包括外壳，其中所述弹簧框架和所述多个弹簧设置在外壳内，并且其中所述滑环设置在所述多个滑环的内径内。

5.根据权利要求1所述的智能曲柄系统，其中来自所述控制板的油门控制信号通过所述金属弹簧中的至少一个金属弹簧与所述滑环中的相应一个滑环之间的物理接触传递到电动自行车控制器。

6.根据权利要求1所述的智能曲柄系统，其中所述微控制器被配置为确定所述踏板设备的曲柄的曲柄速度、曲柄位置和扭矩数据。

7.根据权利要求6所述的智能曲柄系统，其中所述控制板还包括联接至所述微控制器的数模转换器，使得所述曲柄速度、所述曲柄位置和所述扭矩数据被转换为模拟数据。

8.根据权利要求1所述的智能曲柄系统，其中所述控制板还包括联接至所述微控制器的数模转换器，使得油门数据能够以模拟格式输出到电动自行车控制器。

9.根据权利要求1所述的智能曲柄系统，其中心率监测器联接到所述多个金属弹簧中的一个金属弹簧，以便将心率数据传递到所述微控制器。

10.根据权利要求9所述的智能曲柄系统，其中所述控制板联接至无线发射器，并且被配置为将同步的心率数据和踩踏力数据输出到配对的智能电话。

11.根据权利要求10所述的智能曲柄系统，其中所述无线发射器是蓝牙模块。

12.一种用于踏板设备的智能曲柄控制系统，所述踏板设备包括曲柄，所述智能曲柄系统包括：

控制板，设置在曲柄上，所述控制板包括运动传感器、数字运动处理器和微控制器；

多个滑环，设置于所述曲柄；及

多个弯曲的金属弹簧，设置于所述曲柄，

轴承，设置在所述多个弯曲金属弹簧中的每个金属弹簧的端部，

其中所述轴承中的每个轴承与所述滑环中的相应一个滑环物理接触，及

其中连接所述控制板的电源通过所述轴承中的至少一个轴承与所述滑环中的相应一个滑环之间的物理接触来传递。

13.根据权利要求12所述的智能曲柄系统，还包括内毂，其中所述多个金属弹簧中的每个金属弹簧固定到所述内毂。

14.根据权利要求12所述的智能曲柄系统，其中每个轴承接触相应的滑环的内周表面。

15.根据权利要求12所述的智能曲柄系统，其中每个轴承设置在所述多个弯曲金属弹簧中的每个金属弹簧的每个端部，这为所述弯曲金属弹簧中的每个金属弹簧限定了轴承对。

16.根据权利要求15所述的智能曲柄系统，其中每个轴承对接触相应的滑环的内周表面。

17.一种用于踏板设备的智能曲柄控制系统，所述踏板设备包括曲柄，所述智能曲柄系统包括：

控制板，设置在所述曲柄上，所述控制板包括运动传感器、数字运动处理器和微控制器；

多个滑环，设置于所述曲柄；

多个弯曲金属弹簧，设置于所述曲柄；及

滑动环，设置在多个弯曲金属弹簧中的每个金属弹簧的端部，

其中所述滑动环的每个滑动环与所述滑环中的相应一个滑环物理接触，并且

其中到所述控制板的电源连接通过所述滑环中的至少一个滑环与所述滑环中的相应一个滑环之间的物理接触来传递。

18.根据权利要求17所述的智能曲柄系统，其中每个滑动环接触相应的滑环的内周表面。

19.根据权利要求18所述的智能曲柄系统，其中每个滑动环设置在所述多个弯曲金属弹簧中的每个金属弹簧的每个端部处，这为所述弯曲金属弹簧的每个金属弹簧限定了滑动环对。

20.根据权利要求19所述的智能曲柄系统，其中每个滑动环对接触相应的滑环的内周表面。

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