DE102012104065B4

DE102012104065B4 - Fahrrad-Kraftmessanordnung

Info

Publication number: DE102012104065B4
Application number: DE102012104065.6A
Authority: DE
Inventors: Bungo Sasaki
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2032-05-10
Also published as: US20120285265A1; CN102778319B; DE102012104065A1; JP5509250B2; TW201244987A; CN102778319A; US8746081B2; JP2012236589A; TWI537174B

Abstract

Fahrrad-Kraftmessanordnung (14), umfassend: ein erstes Befestigungselement (31), das ausgebildet ist, an einer ersten Seite einer Fahrradtretlageraufhängung (26) befestigt zu sein, und das ausgebildet ist, eine Kurbelwelle (16) aufzunehmen und drehbar zu stützen; ein zweites Befestigungselement (32), das ausgebildet ist, an einer zweiten Seite der Fahrradtretlageraufhängung (26) befestigt zu sein, und das ausgebildet ist, die Kurbelwelle (16) aufzunehmen und drehbar zu stützen; eine erste Translationsmessvorrichtung (37), die derart mit dem ersten Befestigungselement (31) verbunden ist, dass die erste Translationsmessvorrichtung (37) die Belastung auf das erste Befestigungselement (31) misst; und eine zweite Translationsmessvorrichtung (38), die derart mit dem zweiten Befestigungselement (32) verbunden ist, dass die zweite Translationsmessvorrichtung (38) die Belastung auf das zweite Befestigungselement (32) misst.

Description

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Fahrrad-Kraftmessanordnung. Mehr insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Fahrrad-Kraftmessanordnung zum Messen einer Tretkraft, die auf eine Kurbelwelle aufgebracht wird.
Fahrräder sind manchmal mit einem Kraftmesser zum Detektieren einer auf die Fahrradkurbelwelle wirkenden Kraft ausgestattet. Zum Beispiel ist in dem US-Patent US 7,516,677 B2 (angemeldet von der Shimano Inc.) ein zylindrisches, torsionsdetektierendes Hülsenelement (Kraftmesseinheit) auf einer Kurbelwelle zum Detektieren eines auf die Kurbelwelle angewandten Drehmoments vorgesehen. Ein weiteres Beispiel eines Kraftmessers zum Detektieren einer auf die Fahrradkurbelwelle wirkenden Kraft wird in der europäischen Patentveröffentlichung EP 1,361,822 B1 beschrieben. In dieser Patentveröffentlichung sind die Sensoren zwischen einer radial inneren Fläche des Tretlagerrohrs und einer sich radial nach außen hin erstreckenden äußeren Fläche eines ringförmigen Elements angeordnet, das eines der Kurbelwellenlager umgibt. Aus US 7,806,006 B2 ist ein System zur Drehmomentmessung bekannt, das mittels Dehnungsmessern das auf den jeweiligen Kurbelarm wirkende Drehmoment erfasst. Die Dehnungsmesser sind auf gegenüberliegenden Seiten des jeweiligen Kurbelarms angeordnet. Der Kurbelarm enthält eine Energieversorgung, eine elektrische Schaltung und einen drahtlosen Sendeempfänger zum Übermitteln der Dehnungsmesswerte an eine Hauptsteuereinheit. Bei diesen Anordnungen detektieren die Belastungsmesser nur die Tretkraft, die von einem Bein auf die Fahrradkurbelwelle wirkt. Daher kann die berechnete Tretkraft bei diesen Anordnungen manchmal ungenau sein.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrrad-Kraftmessanordnung zu schaffen, die die auf die Fahrradkurbelwelle wirkende Tretkraft genauer messen kann.
Diese Aufgabe kann im Wesentlichen durch Schaffen einer Fahrrad-Kraftmessanordnung erreicht werden, die grundsätzlich ein erstes Befestigungselement, ein zweites Befestigungselement, eine erste und eine zweite Translationsmessvorrichtung umfasst. Das erste Befestigungselement ist ausgebildet, um an einer ersten Seite einer Fahrradtretlageraufhängung befestigt zu sein, und ist ausgebildet, eine Kurbelwelle aufzunehmen und drehbar zu stützen. Das zweite Befestigungselement ist ausgebildet, um an einer zweiten Seite der Fahrradtretlageraufhängung befestigt zu sein, und ist ausgebildet, die Kurbelwelle aufzunehmen und drehbar zu stützen. Die erste Translationsmessvorrichtung ist mit dem ersten Befestigungselement derart verbunden, dass die erste Translationsmessvorrichtung eine Belastung auf das erste Befestigungselement misst. Die zweite Translationsmessvorrichtung ist mit dem zweiten Befestigungselement derart verbunden, dass der zweite Translationssensor eine Belastung auf das zweite Befestigungselement misst.
Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für einen Fachmann von der folgenden detaillierten Beschreibung klar werden, die die bevorzugten Ausführungsformen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen, offenbart.
Auf die beigefügten Zeichnungen wird nun Bezug genommen und die beigefügten Zeichnungen bilden einen Teil dieser ursprünglichen Offenbarung:
1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrads, die einen Rahmen mit einem Tretlagerrohr zeigt, das mit einer Fahrrad-Kraftmessanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform ausgestattet ist;
2 ist eine Querschnittsansicht des Tretlagerrohrs des Fahrrads entlang der Schnittlinie 2-2 in 1, die die Fahrrad-Kraftmessanordnung, die auf dem Tretlager montiert ist, gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht von ausgewählten Teilen der Vorderachsenanordnung und der Fahrrad-Kraftmessanordnung mit Bezug zu der Tretlageraufhängung gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ist eine perspektivische Ansicht der Fahrrad-Kraftmessanordnung, die mit entfernten Abdeckungen gezeigt ist, und der Kommunikationseinheit und der Steuereinheit, die als ein vereinfachtes Blockdiagramm gezeigt ist, gemäß der ersten Ausführungsform;
5 ist eine Seitenansicht der Fahrrad-Kraftmessanordnung, die mit den Abdeckungen entfernt gezeigt ist, und der Kommunikationseinheit, die als ein vereinfachtes Blockdiagramm gezeigt ist, gemäß der ersten Ausführungsform;
6 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Hauptkörpers, in dem die Translationssensoren von einem Paar von Dehnungsmessern gebildet sind;
7 ist eine schematische Darstellung der Fahrrad-Kraftmessanordnung, die vier Kurbelpositionsregionen zeigt, die beim Berechnen der auf die Fahrradkurbelwelle wirkende Tretkraft verwendet wird; und
8 ist eine Seitenansicht der Fahrrad-Kraftmessanordnung, die mit den Abdeckungen entfernt gezeigt ist, und der Kommunikationseinheit, die als ein vereinfachtes Blockdiagramm gezeigt ist, in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform.
Ausgewählte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt. Es wird einem Fachmann aus dieser Offenbarung klar sein, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur zur Darstellung und nicht zum Zwecke einer Begrenzung der Erfindung, wie sie durch die anhängenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist, vorgesehen sind.
1 bis 3, auf die zu Anfang Bezug genommen wird, zeigen ein Fahrrad 10, das eine Kurbelwellenanordnung 12 hat, die mit einer Fahrrad-Kraftmessanordnung 14 (in den 2 und 3 gezeigt) gemäß einer ersten Ausführungsform ausgestattet ist. Wie in 2 und 3 gezeigt, ist die Kraftmessanordnung 14 ausgebildet, um die Kraft zu messen, die von einem Fahrradfahrer (nicht gezeigt) auf beiden Seiten einer Kurbelwelle 16 (in 2 gezeigt) der Kurbelwellenanordnung 12 aufgebracht wird, wenn der Fahrradfahrer Kraft auf ein Paar von Fahrradpedalen 18 (in 1 gezeigt) über ein Paar von Kurbelarmen 20 und 22 aufbringt. Die Fahrradpedale 18 weisen herkömmliche Bindungsvorrichtungen auf, die ausgebildet sind, die Stollen an den Fahrradschuhen (nicht gezeigt) in einer herkömmlichen Art lösbar zu halten. Insbesondere wird die von dem Fahrradfahrer (nicht gezeigt) produzierte Drehkraft, wenn Verbindfahrradschuhe von den Fahrradpedalen 18 gehalten werden, von den Fahrradschuhen auf die Fahrradpedale 18 sowohl während der Drehbewegung nach unten als auch der Drehbewegung nach oben übertragen.
Wie in den 2 und 3 sichtbar, ist die Kurbelwellenanordnung 12 an einem Fahrradrahmen 24 des Fahrrads 10 befestigt. Insbesondere ist die Kurbelwellenanordnung 12 an einer Tretlageraufhängung 26 des Rahmens 24 befestigt. Die Tretlageraufhängung 26 ist ausgebildet, die Kurbelwelle 16 darin aufzunehmen, um die Kurbelwelle 16 drehbar zu stützen. Die Kurbelwelle 16 ist ein hohles, zylindrisches Element, das drehbar gelagert ist, um sich durch die Tretlageraufhängung 26, wie in 2 gezeigt, zu erstrecken. Die rechte Kurbel 20 ist an dem rechten Ende der Kurbelwelle 16 befestigt, während die linke Kurbel 22 an dem linken Ende der Kurbelwelle 16 demontierbar befestigt ist. Die Kurbelwelle 16 ist ausgebildet, sich um eine Drehachse A zu drehen, die sich durch die Mitte der Kurbelwelle 16 erstreckt. Daher ist die Drehachse A auch eine Mittenachse der Kurbelwelle 16 und der Tretlageraufhängung 26. Während die Kurbelwelle 16 als ein hohles, zylindrisches Element dargestellt ist, ist die Kurbelwelle 16 nicht auf ein hohles, zylindrisches Element beschränkt. Zum Beispiel ist es auch für die Kurbelwelle akzeptabel, ein solider Stab mit Kurbelarmen zu sein, die an der Kurbelwelle durch Bolzen befestigt sind. Der Rahmen 24 kann aus metallischen Rohrabschnitten, die zusammengeschweißt sind, gemacht sein oder alternativ aus einem Kompositmaterial gemacht sein, so dass die Rohre des Rahmens 24 aneinander durch Harz und/oder Karbonfasermaterialien befestigt sind. Da der Rahmen 24 ein herkömmliches Merkmal des Fahrrads 10 ist, wurde eine weiterführende Beschreibung des Rahmens 24, außer der Tretlageraufhängung 26, um der Kürze willen weggelassen.
Die Tretlageraufhängung 26 ist ein hohles, rohrförmiges Element mit offenen Enden. Die Tretlageraufhängung 26 wird manchmal als ein Tretlagerrohr bezeichnet. Die Tretlageraufhängung 26 ist ausgebildet, die Kurbelwelle 16 und mit der Kurbelwelle 16 verbundene Elemente in einer relativ herkömmlichen Art zu stützen. Jedes der offenen Enden der Tretlageraufhängung 26 stützt die Kraftmessanordnung 14 in einer Art, wie sie unten im Detail beschrieben wird.
Die offenen Enden der Tretlageraufhängung 26 können ohne maschinelle Gewinde ausgebildet sein, um die Kurbelwellenstützelemente aufzunehmen.
Eine Beschreibung der Fahrrad-Kraftmessanordnung 14 ist nun mit besonderem Bezug auf 2 bis 6 vorgesehen. Die Fahrrad-Kraftmessanordnung 14 weist grundsätzlich eine erste Fahrradkraftmessvorrichtung 28 und eine zweite Fahrradkraftmessvorrichtung 30 auf. Die erste Fahrradkraftmessvorrichtung 28 ist an dem rechten Ende der Kurbelwelle 16 befestigt, während die zweite Fahrradkraftmessvorrichtung 30 an dem linken Ende der Kurbelwelle 16 befestigt ist. Daher detektiert die erste Fahrradkraftmessvorrichtung 28 eine Tretkraft, die an dem rechten Ende der Kurbelwelle 16 von einem rechten Bein eines Fahrers angewandt wird, und die zweite Fahrradkraftmessvorrichtung 30 detektiert eine Tretkraft, die an dem linken Ende der Kurbelwelle 16 von einem linken Bein eines Fahrers aufgebracht wird. In der dargestellten Ausführungsform ist die erste und zweite Fahrradkraftmessvorrichtung 28 und 30 im Aufbau identisch. Dies erlaubt es für ein einzelnes Teil, sowohl für die erste als auch die zweite Fahrradkraftmessvorrichtung 28 und 30 hergestellt zu werden. Natürlich können die erste und die zweite Fahrradkraftmessvorrichtung 28 und 30 unterschiedliche Ausbildungen haben, wie dies benötigt und/oder gewünscht ist. Die erste Fahrradkraftmessvorrichtung 28 ist an dem rechten Ende der Kurbelwelle 16 durch ein erstes Befestigungselement 31 befestigt, während die zweite Fahrradkraftmessvorrichtung 30 an dem linken Ende der Kurbelwelle 16 durch ein zweites Befestigungselement 32 befestigt ist. In der ersten dargestellten Ausführungsform sind das erste und das zweite Befestigungselement 31 und 32 jeweils ausgebildet, um nicht bewegbar an der Tretlageraufhängung 26 durch eine Presspassungsanordnung befestigt zu sein. Alternativ weist jedes der offenen Enden der Tretlageraufhängung 26 ein inneres maschinelles Gewinde auf, so dass das erste und das zweite Befestigungselement 31 und 32 mit einem Gewinde in die offenen Enden der Tretlageraufhängung 26 eingeschraubt sind.
In dieser ersten dargestellten Ausführungsform ist das erste Befestigungselement 31, wie in 3 sichtbar, eine zweistückige Anordnung, die einen Adapter 33 und einen Hauptkörper 34 aufweist. Der Hauptkörper 34 ist an dem Adapter 33 durch eine Mehrzahl von Befestigern F, wie in 4 und 5 sichtbar, fest gesichert, so dass der Adapter 33 und der Hauptkörper 34 eine integrale Einheit bilden. Genauso ist das zweite Befestigungselement 32 eine zweistückige Anordnung, die einen Adapter 35 und einen Hauptkörper 36 aufweist. Der Hauptkörper 36 ist an dem Adapter 35 durch eine Mehrzahl von Befestigern F, wie in 5 sichtbar, fest gesichert, so dass der Adapter 35 und der Hauptkörper 36 eine integrale Einheit bilden.
Um die an den Enden der Kurbelwelle 16 aufgebrachte Tretkraft zu bestimmen, ist eine erste Translationsdetektieranordnung 37 mit dem Hauptkörper 34 des ersten Befestigungselements 31 verbunden und eine zweite Translationsdetektieranordnung 38 ist mit dem Hauptkörper 36 des zweiten Befestigungselements 32 verbunden. Die erste Translationsmessvorrichtung 37 misst die Belastung auf das erste Befestigungselement 31. Die zweite Translationsmessvorrichtung 38 misst die Belastung auf das zweite Befestigungselement 32. Die erste und zweite Translationsdetektieranordnung 37 und 38 werden unten im Detail diskutiert.
In dieser ersten dargestellten Ausführungsform bildet der Adapter 33 einen ersten Bereich des ersten Befestigungselements 31, der ausgebildet ist, an der Fahrradtretlageraufhängung 26 angebracht zu sein, während der Hauptkörper 34 einen zweiten Bereich des ersten Befestigungselements 31 bildet, der die daran angebrachte erste Translationsdetektieranordnung 37 hat. Ähnlich bildet der Adapter 35 einen ersten Bereich des zweiten Befestigungselements 32, der ausgebildet ist, an der Fahrradtretlageraufhängung 26 angebracht zu sein, während der Hauptkörper 36 einen zweiten Bereich des zweiten Befestigungselements 32 bildet, der die zweite daran angebrachte erste Translationsdetektieranordnung 38 hat. Der Adapter 35 und der Hauptkörper 36 können auch als dritte bzw. vierte Bereiche des zweiten Befestigungselements 32 betrachtet werden, wenn das erste und zweite Befestigungselement 31 und 32 zusammen als ein Teil der Fahrrad-Kraftmessanordnung 14 betrachtet werden. Wie in 2 sichtbar, sind die Hauptköper 34 und 36 (das heißt zweite und vierte Bereiche) ausgebildet, um außerhalb der Fahrradtretlageraufhängung 26 angebracht zu sein.
Der grundlegende Aufbau des ersten und zweiten Befestigungselements 31 und 32 ist grundsätzlich der gleiche wie die Kraftmessanordnung, wie sie in dem US-Patent 2010/0282001 offenbart ist. Natürlich wird es für einen Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass andere Ausbildungen für den ersten und zweiten Befestigungsbereich 31 und 32 verwendet werden können. Zum Beispiel können der Hauptkörper und der Adapter durch Schweißen, Klebstoff und/oder eine Presspassung anstelle von Bolzen aneinander befestigt sein. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Hauptkörper und den Adapter als ein einstückiges, einheitliches Element, falls benötigt und/oder gewünscht, zu machen. Auch sind die Hauptkörper 34 und 36 nicht auf einen Brückenkörper begrenzt, der eine Mehrzahl entlang des Umfangs angeordnete Durchgangsöffnungen hat. Vielmehr können die Hauptkörper 34 und 36 Körpertypen ohne Aussparung sein, die frei von jeglichen Durchgangsöffnungen sind. Allerdings resultiert das Ausbilden der Hauptkörper 34 und 36 als ein Brückenkörpertyp darin, dass die Hauptkörper 34 und 36 sensitiver gegenüber Drehmomentseingängen sind, weil der Brückenkörpertyp schneller als der Körpertyp ohne Aussparung seine Form verändert.
In der ersten dargestellten Ausführungsform bildet der Adapter 33 des ersten Befestigungselements 31 einen ersten Bereich, der ausgebildet ist, an der Fahrradtretlageraufhängung 26 angebracht zu sein, während der Hauptkörper 34 einen zweiten Bereich mit der daran angebrachten ersten Translationsmessvorrichtung 37 bildet. Der Hauptkörper 34 (zum Beispiel der zweite Bereich) ist ausgebildet, außerhalb der Tretlageraufhängung 26 angeordnet zu sein, wie es am besten in 2 sichtbar ist. Der Hauptkörper 34 stützt auch die erste Lagereinheit 40, so dass die erste Lagereinheit 40 außerhalb der Fahrradtretlageraufhängung 26 angeordnet ist, wie es am besten in 2 sichtbar ist. Allerdings ist es auch akzeptabel, den Hauptkörper 34 derart auszubilden, dass die erste Lagereinheit 40 innerhalb der Fahrradtretlageraufhängung 26, wie benötigt und/oder gewünscht, angeordnet ist.
In der ersten dargestellten Ausführungsform ist für das erste Befestigungselement 31 auch eine erste Lagereinheit 40 vorgesehen, die in den Hauptkörper pressgepasst ist. Daher ist das erste Befestigungselement 31 ausgebildet, um an einer ersten Seite der Tretlageraufhängung 26 befestigt zu sein, und ist ausgebildet, die Kurbelwelle 16 über die erste Lagereinheit 40 aufzunehmen und drehbar zu stützen. Ebenso ist für das zweite Befestigungselement 32 auch eine zweite Lagereinheit 42 vorgesehen, die in den Hauptkörper 36 pressgepasst ist. Daher ist das zweite Befestigungselement 32 ausgebildet, um an einer zweiten Seite der Tretlageraufhängung 26 befestigt zu sein, und ausgebildet, die Kurbelwelle 16 über die zweite Lagereinheit 42 aufzunehmen und drehbar zu stützen.
Wie in 2 angedeutet, sind die Adapter 33 und 35 in der Tretlageraufhängung 26 derart eingebaut, dass die Kraftmessanordnung 14 zwischen der Tretlageraufhängung 26 und den Kurbelarmen 20 und 22 angeordnet ist. Die Adapter 33 und 35 sind jeweils vorzugsweise ein einstückiges, einheitliches Element, das aus einem metallischen Material gemacht ist, wie beispielsweise Stahl, Aluminium, Titan oder einer geeigneten Legierung mit angemessener Steifigkeit und Festigkeit. Wie oben erwähnt, sind die Adapter 33 und 35 ausgebildet, um an gegenüberliegenden Enden der Tretlageraufhängung 26 starr gesichert zu sein.
In der ersten dargestellten Ausführungsform ist für den Adapter 33 ein rohrförmiges Befestigungsteil 33a und ein ringförmiger Flansch oder Teil 33b vorgesehen. Ebenso ist für den Adapter 35 ein rohrförmiges Befestigungselement 35a und ein ringförmiger Flansch oder Teil 35b vorgesehen. Die rohrförmigen Befestigungsteile 33a und 35a sind dimensioniert, um in gegenüberliegende Enden der Tretlageraufhängung 26 zum starren Sichern der Fahrrad-Kraftmessanordnung 14 an der Tretlageraufhängung 26 pressgepasst zu werden. Alternativ können die rohrförmigen Befestigungselemente 33a und 35a an der Tretlageraufhängung 26 angeschraubt werden. Die rohrförmigen Befestigungselemente 33a und 35a definieren innere Öffnungen 33c bzw. 35c zum Aufnehmen der Kurbelwelle 16. Die ringförmigen Flansche 33b und 35b erstrecken sich radial von den rohrförmigen Befestigungselementen 33a bzw. 35a. Die ringförmigen Flansche 33b und 35b sind fest an den Hauptkörpern 34 bzw. 36 an deren äußeren Rändern angebracht. Daher stützen die Adapter 33 und 35 die Hauptkörper 34 und 36 in einer radialen Richtung relativ zur der Drehachse A und in Richtungen parallel zur der Drehachse A.
Die Hauptkörper 34 und 36 sind jeweils vorzugsweise als ein einstückiges, einheitliches Element aus einem metallischen Material gemacht, wie beispielsweise Stahl, Aluminium, Titan oder einer geeigneten Legierung mit angemessener Steifigkeit und Festigkeit. Die Dicke und Gesamtabmessungen der Hauptkörper 34 und 36 sind durch die antizipierten Kräfte, die auf die Kurbelwelle 16 wirken werden, die verwendeten Materialien und die Größe sowie den Typ von Fahrrad, das mit der Kraftmessanordnung 14 ausgerüstet werden soll, bestimmt. In der ersten dargestellten Ausführungsform hat der Hauptkörper 34 einen äußeren Bereich 34a und einen inneren Bereich 34b, die eine lageraufnehmende Öffnung 34c definieren, während der Hauptkörper 36 einen äußeren Bereich 36a und einen inneren Bereich 36b hat, die eine lageraufnehmende Öffnung 36c definieren. Die erste und zweite Translationsmessvorrichtung 37 und 38 sind in den dazwischen liegenden Gebieten der äußeren Bereiche 34a und 36a zum Detektieren der Belastung angeordnet, die in den Hauptkörpern 34 und 36 als eine Folge der Drehung der Kurbelwelle 16 auftritt. Die äußeren Bereiche 34a und 36a sind an den ringförmigen Flanschen 33b und 35b durch die Befestiger F angebracht. Die erste und zweite Lagereinheit 41 und 42 sind in die Lager aufnehmenden Öffnungen 34c und 36c der inneren Bereiche 34b und 36b derart pressgepasst, dass das Drehmoment der Kurbelwelle 16 den Hauptkörpern 34 und 36 zugeführt wird.
Wie in 4 sichtbar, weist die Fahrrad-Kraftmessanordnung 14 auch eine Kommunikationseinheit 46 auf, die elektrisch mit der ersten und zweiten Translationsmessvorrichtung 37 und 38 durch elektrische Drähte 48 zum Empfangen von elektrischen Signalen von der ersten und zweiten Translationsmessvorrichtung 37 und 38 verbunden ist. Mit anderen Worten ist die Kommunikationseinheit 46 operativ mit der ersten und zweiten Translationsmessvorrichtung 37 und 38 derart verbunden, dass Signale von der ersten und zweiten Translationsmessvorrichtung 37 und 38 von der Kommunikationseinheit 46 empfangen werden. Die Kommunikationseinheit 46 ist in der ersten Ausführungsform von dem ersten und dem zweiten Befestigungselement 31 und 32 getrennt. Allerdings kann die Kommunikationseinheit 46 auf dem ersten Befestigungselement 31 oder dem zweiten Befestigungselement 32, falls benötigt und/oder gewünscht, befestigt sein. Die Kommunikationseinheit 46 weist eine Berechnungsschaltung auf, die Signale von der ersten und zweiten Translationsmessvorrichtung 37 und 38 zum Berechnen der Belastung empfängt, die an den Hauptkörpern 34 und 36 aufgrund der Tretkraft aufgebracht wird, die an der Kurbelwelle 16 aufgebracht wird.
Wie in 4 sichtbar, weist das Fahrrad 10 weiter (unter anderem) eine Steuereinheit 50 und eine Batterie 52 auf. Die Steuereinheit 50 ist an einem vorderen Abschnitt des Rahmens 24, wie beispielsweise dem Lenker, angebracht. Die Steuereinheit 50 empfängt Signale und/oder steuert verschiedene Komponenten des Fahrrads 10, wie benötigt und/oder gewünscht. Zum Beispiel kann die Steuereinheit Umdrehungen/min-Daten von einem Kadenzsensor/Trittfrequenzsensor, Gangpositionsdaten von einem Gangpositionssensor und Kraftdaten von der ersten Translationsmessvorrichtung 37 über die Kommunikationseinheit 46 empfangen. Diese Daten verwendend, kann die Steuereinheit 50 ein automatisches Schaltsystem (nicht gezeigt) steuern.
Die Kraftmessanordnung 14 ist operativ mit der Steuereinheit 50 und der Batterie 52 verbunden. Wie unten erwähnt, kann die Steuereinheit 50 ausgebildet sein, das an der Kurbelwelle 16 angewandte Drehmoment unter Verwendung von Belastungsmesssignalen zu bestimmen, die von der Kraftmessanordnung 14 bereitgestellt werden, oder die Kommunikationseinheit 46 kann das an der Kurbelwelle 16 angewandte Drehmoment unter Verwendung von Belastungsmesssignalen bestimmen, die von der Kraftmessanordnung 14 bereitgestellt werden, und dann die Berechnungsergebnisse an die Steuereinheit 50 kommunizieren. Die Berechnungen können in jeder gewünschten Form ausgeführt werden. Zum Beispiel können die von der Kraftmessanordnung 14 bereitgestellten Belastungsmesssignale verwendet werden, um das an der Kurbelwelle 16 anliegende Drehmoment in der gleichen Art wie in dem US-Patent 2010/0282001 zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Kommunikationseinheit 46 oder die Steuereinheit 50 die Leistung unter Verwendung der folgenden Formel berechnen: P = Fc·Vc wobei:

Vc: die Kettengeschwindigkeit ist Vc = ω·Gr wobei:

ω: die Drehgeschwindigkeit ist (berechnet auf Grundlage des Signals von dem Kadenzsensor)
Gr: der Halbdurchmesser eines aktiven Kettenblatts ist (auf Grundlage eines Signals eines Gangpositionssensors)

Die Steuereinheit 50 kann ein durchschnittliches Drehmoment T (pro Umdrehung) unter Verwendung der folgenden Formel berechnen: T = ω/P.
Wie in 4 ersichtlich, weist die Steuereinheit 50 grundsätzlich ein Display 54, einen Mikroprozessor 56 und eine Signalempfangseinheit 58 auf. Während das Display 54, der Mikroprozessor 56 und die Signalempfangseinheit 58 als in einem einzigen Gehäuse an dem Lenker des Fahrrads 10 angeordnet in 1 dargestellt sind, können diese Komponenten getrennt und an verschiedenen Stellen an dem Fahrrad 10, wie benötigt und/oder gewünscht, befestigt sein. Die Batterie 52 versorgt die erste und zweite Translationsmessvorrichtung 37 und 38 über die Kommunikationseinheit 46 in der ersten Ausführungsform mit elektrischer Energie. Die Batterie 52 versorgt auch die Steuereinheit 50 in der ersten Ausführungsform mit elektrischer Energie. Es ist aus dieser Offenbarung offensichtlich, dass andere Energiequellen, wie benötigt und/oder gewünscht, zum Versorgen mit der notwendigen elektrischen Energie für die verschiedenen Komponenten verwendet werden können.
In der ersten Ausführungsform sind die Kommunikationseinheit 46 und die Steuereinheit 50 getrennte Elemente, in denen Daten von der Kommunikationseinheit 46 zu der Steuereinheit 50 zum Anzeigen für den Fahrer und/oder zum Verwenden in einem automatischen Schaltsystem oder einem anderen Fahrradsystem kommuniziert werden. Allerdings können die Kommunikationseinheit 46 und die Steuereinheit 50 in einer einzigen Einheit, wie benötigt und/oder gewünscht, integriert sein. Des Weiteren, während die Kommunikationseinheit 46 als eine Berechnungsschaltung aufweisend dargestellt ist, ist es von dieser Offenbarung offensichtlich, dass die Kommunikationseinheit 46 die Signale von der ersten und zweiten Translationsmessvorrichtung 37 und 38 an die Steuereinheit 50 (zum Beispiel ein Fahrradcomputer oder eine Steuerung) über kabellose Kommunikation oder einen Draht derart übermittelt, dass einige oder alle Berechnungen von der Steuereinheit 50 ausgeführt werden. Mit anderen Worten kann die Signalempfangseinheit 58 eine I/O Schnittstelle sein, die elektrisch mit der Kommunikationseinheit 46 durch ein elektrisches Kabel verbunden ist und/oder die Signalempfangseinheit 58 kann ein kabelloser Empfänger sein.
Wie in 5 ersichtlich, ist die erste Translationsmessvorrichtung 37 mit dem ersten Befestigungselement 31 derart verbunden, dass die erste Translationsmessvorrichtung 37 die Belastung auf das erste Befestigungselement 31 in einer ersten Belastungsmessrichtung D1 und in einer zweiten Belastungsmessrichtung D2 misst, die nicht parallel zu der ersten Belastungsmessrichtung D1 ist. In der ersten dargestellten Ausführungsform weist die erste Translationsmessvorrichtung 37 einen ersten Translationssensor 61 und einen zweiten Translationssensor 62 auf. Der erste und der zweite Translationssensor 61 und 62 bilden eine erste Translationsdetektieranordnung, die die Belastung auf das erste Befestigungselement 31 in der ersten und zweiten Belastungsmessrichtung D1 und D2 misst. Der erste Translationssensor 61 misst die Belastung auf das erste Befestigungselement 31 in der ersten Belastungsmessrichtung D1. Der zweite Translationssensor 62 misst die Belastung auf das erste Befestigungselement 31 in der zweiten Belastungsmessrichtung D2. In der ersten dargestellten Ausführungsform sind der erste und zweite Translationssensor 61 und 62 einzelne Sensoren, die beabstandet voneinander angeordnet sind.
In der ersten dargestellten Ausführungsform sind der erste und zweite Translationssensor 61 und 62 zum Beispiel Halbleitersensoren. Ein Halbleitersensor hat vier Belastungsmesselemente, die eine Brückenschaltung zum Messen von zwei Belastungsmessrichtungen bilden. Da ein Halbleitersensor zwei Belastungsmessrichtungen messen kann, ist es möglich, einen des ersten oder zweiten Translationssensors 61 oder 62 auszulassen, um Kosten zu reduzieren. Zum Reduzieren der Gesamtkosten des Herstellens der Fahrrad-Kraftmessanordnung 14 ist es für den ersten und zweiten Translationssensor 61 und 62 bevorzugt, dass jeder jeweils nur ein einziges Belastungsmesselement aufweist. Allerdings ist es für eine verbesserte Leistung und Funktion für den ersten und zweiten Translationssensor 61 und 62 bevorzugt, dass jeder jeweils mindestens zwei Belastungsmesselemente aufweist. Die Belastung in dem Hauptkörper 34 in die erste Belastungsmessrichtung D1 ist proportional zu einer Kraft des Tretens in die erste Belastungsmessrichtung D1. Die Belastung in dem Hauptkörper 34 in die zweite Belastungsmessrichtung D2 ist proportional zu einer Kraft des Tretens in die zweite Belastungsmessrichtung D2. Durch Messen der Belastung in dem Hauptkörper 34 in sowohl den ersten als auch den zweiten Belastungsmessrichtungen D1 und D2 kann die Kraftmessanordnung 14 das Resultat des ersten und zweiten Translationssensors 61 und 62 vereinen, um Informationen einer Kraft des Tretens und einer Richtung des Tretens zu erhalten. Die Beziehungen zwischen den von dem ersten und zweiten Translationssensor 61 und 62 detektierten Belastungen und der Tretkraft sind vorgegeben.
In 5, auf die immer noch Bezug genommen wird, ist die zweite Translationsmessvorrichtung 38 mit dem zweiten Befestigungselement 32 derart verbunden, dass die zweite Translationsmessvorrichtung 38 die Belastung auf das zweite Befestigungselement 32 in einer dritten Belastungsmessrichtung D3 und in einer vierten Belastungsmessrichtung D4 misst, die nicht parallel zu der dritten Belastungsmessrichtung D3 ist. In der ersten dargestellten Ausführungsform weist die zweite Translationsmessvorrichtung 38 einen dritten Translationssensor 63 und einen vierten Translationssensor 64 auf. Der dritte und vierte Translationssensor 63 und 64 bilden eine zweite Translationsdetektieranordnung, die die Belastung auf das zweite Befestigungselement 32 in der dritten und vierten Belastungsmessrichtung D3 und D4 misst. Die dritte und vierte Belastungsmessrichtung D3 und D4 sind parallel zu der ersten und zweiten Belastungsmessrichtung D1 bzw. D2. Der dritte Translationssensor 63 misst die Belastung auf das zweite Befestigungselement 32 in der dritten Belastungsmessrichtung D3. Der dritte Translationssensor 63 misst die Belastung auf das zweite Befestigungselement 32 in der vierten Belastungsmessrichtung D4. In der ersten dargestellten Ausführungsform sind der dritte und vierte Translationssensor 63 und 64 einzelne Sensoren, die beabstandet voneinander angeordnet sind.
In der ersten dargestellten Ausführungsform sind der dritte und vierte Translationssensor 63 und 64 zum Beispiel Halbleitersensoren. Ein Halbleitersensor hat vier Belastungsmesselemente, die eine Brückenschaltung zum Messen von zwei Belastungsmessrichtungen bilden. Da ein Halbleitersensor zwei Belastungsmessrichtungen messen kann, ist es möglich, einen des dritten oder vierten Translationssensors 63 oder 64 auszulassen, um Kosten zu sparen. Zum Reduzieren der Gesamtkosten des Herstellens der Fahrrad-Kraftmessanordnung 14 ist es für den dritten und vierten Translationssensor 63 und 64 bevorzugt, dass jeder jeweils ein einzelnes Belastungsmesselement aufweist. Allerdings ist es für eine verbesserte Leistung und Funktion für den dritten und vierten Translationssensor 63 und 64 bevorzugt, dass jeder jeweils mindestens zwei Belastungsmesselemente aufweist. Die Belastung in dem Hauptkörper 36 in der ersten Belastungsmessrichtung D3 ist proportional zu einer Kraft des Tretens in die erste Belastungsmessrichtung D3. Die Belastung in dem Hauptkörper 36 in die zweite Belastungsmessrichtung D4 ist proportional zu einer Kraft des Tretens in die zweite Belastungsmessrichtung D4. Durch Messen der Belastung in dem Hauptkörper 36 in sowohl der dritten als auch der vierten Belastungsmessrichtung D3 und D4 kann die Kraftmessanordnung 14 das Resultat des ersten und zweiten Translationssensors 63 und 64 vereinen, um die Informationen einer Kraft des Tretens und einer Richtung des Tretens zu erhalten. Die Beziehungen zwischen den von dem dritten und vierten Translationssensor 63 und 64 detektierten Belastungen und der Tretkraft sind vorherbestimmt.
Wie in 4 und 5 sichtbar, sind die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 zum Beispiel mit Bezug zu dem ersten und zweiten Befestigungselement 31 und 32 derart angeordnet, dass die erste und zweite Belastungsmessrichtung D1 und D2 im Wesentlichen (das heißt innerhalb von 10 Grad) senkrecht zueinander sind und dass die dritte und vierte Belastungsmessrichtung D3 und D4 im Wesentlichen (das heißt innerhalb von 10 Grad) senkrecht zueinander sind. In der ersten Ausführungsform sind die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 derart an der Außenseite der Hauptkörper 34 und 36 befestigt, dass sie von der Tretlageraufhängung 26 des Fahrrads 10 abgewandt sind. Allerdings können die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 zwischen den Hauptkörpern 34 und 36 und den Adaptern 33 bzw. 34 angeordnet sein. Alternativ können die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 derart angeordnet sein, dass einer der Translationssensoren auf der Außenseite eines entsprechenden Hauptkörpers ist und einer auf der Innenseite eines entsprechenden Hauptkörpers ist. Der erste und zweite Translationssensor 61 und 62 wird jeweils in einer Aussparung des Hauptkörpers 34 unter Verwendung eines Harzes zum Schaffen einer wasserdichten Dichtung gehalten.
Die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 sind mit Bezug auf das erste und zweite Befestigungselement 31 und 32 derart angeordnet, dass die Belastungsmessrichtungen D1, D2, D3 und D4 durch die Drehachse A der Kurbelwelle 16 verlaufen. Vorzugsweise sind die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 mit Bezug zu dem ersten und zweiten Befestigungselement 31 und 32 derart angeordnet, dass zumindest eine der ersten und zweiten Belastungsmessrichtung D1 und D2 in einer einzigen vorbestimmten Ebene P1 (2) liegt und zumindest eine der dritten und vierten Belastungsmessrichtung D3 und D4 in einer einzigen vorbestimmten Ebene P2 (2) liegt. Die vorbestimmten Ebenen P1 und P2 sind im Wesentlichen senkrecht mit Bezug zu der Drehachse A der die Kurbelwelle aufnehmenden Öffnungen des ersten und zweiten Befestigungselements 31 und 32 angeordnet.
Die erste und zweite Translationsmessvorrichtung 37 und 38 ist nicht begrenzt auf die besondere, in 2 bis 5 gezeigte Anordnung. Die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 können mit Bezug auf das erste und zweite Befestigungselement 31 und 32 derart angeordnet sein, dass die Belastungsmessrichtungen D1, D2, D3 und D4 von der Drehachse A der Kurbelwelle 16 versetzt sind. Während die Belastungsmessrichtungen D1 und D3 vorzugsweise in einem Winkel von 90 Grad relativ zu den Belastungsmessrichtungen D2 und D4 angeordnet sind, sind die Winkel zwischen den Belastungsmessrichtungen D1 und D3 und den Belastungsmessrichtungen D2 und D4 nicht auf 90 Grad oder im Wesentlichen 90 Grad begrenzt. Die Winkel zwischen den Belastungsmessrichtungen D1 und D3 und den Belastungsmessrichtungen D2 und D4 kann jeder Winkel sein, der es erlaubt, die Resultate der Translationssensor 61, 62, 63 und 64 zu verwenden, um Informationen einer Tretkraft und einer Tretrichtung zu erhalten, die auf die Kurbelwelle 16 angewandt wird. Die erste und zweite Translationsmessvorrichtung 37 und 38 ist mit Bezug auf das erste und zweite Befestigungselement 31 und 32 derart angeordnet, dass sich die Belastungsmessrichtungen D1, D2, D3 und D4 entlang vorbestimmter Ebenen erstrecken, die nicht senkrecht (bis um 15 Grad verwinkelt) mit Bezug auf die Drehachse A der Kurbelwelle 16 angeordnet sind.
Optional ist eine erste Staubdichtung oder -abdeckung 70 vorgesehen, um die erste Lagereinheit 40 abzudecken, und eine zweite Staubdichtung oder -abdeckung 72 ist vorgesehen, um die zweite Lagereinheit 42 abzudecken. Ein Staubrohr 74 ist auch optional zwischen den Adaptern 33 und 35 vorgesehen, um eine Dichtung innerhalb der Tretlageraufhängung 26 zu bilden. Eine erste Staubdichtung oder -abdeckung 78 ist auch optional vorgesehen, um die Translationssensoren 61 und 62 abzudecken, und eine zweite Staubdichtung oder -abdeckung 80 ist vorgesehen, um die Translationssensoren 63 und 64 abzudecken. Die Abdeckungen 70, 72, 78 und 80 sind ringförmige Elemente, die vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material gemacht sind, das auch wasserabweisend ist. Folglich dichten und schließen die Abdeckungen 70 und 78 die Lagereinheit 40 und die Translationssensoren 61 und 62 gegen Wasser und Schmutz ein und schützen daher die Lagereinheit 40 und die Translationssensoren 61 und 62. Ähnlich dichten und schließen die Abdeckungen 72 und 80 die Lagereinheit 42 und die Translationssensoren 63 und 64 gegen Wasser und Schmutz ein und schützen daher die Lagereinheit 42 und die Translationssensoren 63 und 64.
Wie in 6 sichtbar, ist eine alternative Ausbildung der Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 dargestellt. Anstelle der Verwendung eines Halbleitersensors werden die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 als gewöhnliche Dehnungsmesser dargestellt, die auch manchmal als Foliendehnungsmesser bezeichnet werden. Die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 sind an der gewünschten Fläche unter Verwendung eines gewöhnlichen, für Dehnungsmesser passenden Klebstoffs befestigt. Der Hauptkörper 34 oder 36 ist dimensioniert und geformt, um sich einer begrenzten elastischen Deformation zu unterziehen, die von dem ersten und zweiten Dehnungsmesser S1 und S2 messbar sind. Wie aus der Technik bekannt, verändern sich die mit der elektrischen Leitfähigkeit herkömmlicher Dehnungsmesser verbundenen Eigenschaften infolge entweder einer Elongation oder Kompression des Dehnungsmessers. Es sollte aus den Zeichnungen und der Beschreibung hierin verstanden werden, dass es auch möglich ist, die Belastung in zwei Richtungen durch jeden der Translationssensor 61, 62, 63 und 64 zu detektieren, falls die Detektionsschaltkreise, die mit den Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 verbunden sind, selektiv durch einen Mikrocomputer verändert werden.
Im Falle einer Foliendehnungsmessanordnung hat jeder der Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 einen ersten Dehnungsmesser S1 und einen zweiten Dehnungsmesser S2. Vorzugsweise sind die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 außer ihrer Befestigungsposition miteinander identisch. Der erste und zweite Dehnungsmesser S1 und S2 sind herkömmliche Dehnungsmesser, die an der gewünschten Fläche unter Verwendung eines herkömmlichen, für Dehnungsmesser angemessenen Klebstoffs befestigt sind. Allerdings sollte aus den Zeichnungen und der Beschreibung hierin verstanden werden, dass jede von einer Vielzahl von Dehnungsmessvorrichtungen, wie benötigt und/oder gewünscht, verwendet werden kann.
Wie in 6 gezeigt, misst der erste Dehnungsmesser S1 die elastische Deformation in einer Zugbelastungskraft F1 und in einer Druckbelastungskraft F2 des Hauptkörpers 34 oder 36. Mit anderen Worten stellt die Zugbelastungskraft F1 eine leichte Elongation des ersten Dehnungsmessers S1 infolge der an dem Hauptkörper 34 oder 36 anliegenden Kräfte dar. Die Druckbelastungskraft F2 stellt eine leichte Kompression des ersten Dehnungsmessers S1 infolge der an dem Hauptkörper 34 oder 36 anliegenden Kräfte dar. Der zweite Dehnungsmesser S2 misst die elastische Deformation in einer Zugbelastungskraft F3 und in einer Druckbelastungskraft F4 des Hauptkörpers 34 oder 36. Mit anderen Worten stellt die Zugbelastungskraft F3 eine leichte Elongation des zweiten Dehnungsmessers S2 infolge der an dem Hauptkörper 34 oder 36 anliegenden Kräfte dar. Die Druckbelastungskraft F4 stellt eine leichte Kompression des zweiten Dehnungsmessers S2 infolge der an dem Hauptkörper 34 oder 36 anliegenden Kräfte dar. Der erste und zweite Belastungsmesser S1 und S2 und deren jeweilige Belastungskräfte F1, F2, F3 und F4 erstrecken sich in Richtungen, die winkelmäßig von einer radialen Richtung R des Hauptkörpers 34 oder 36 um einen Winkel von im Wesentlichen 45 Grad versetzt sind. Des Weiteren ist der zweite Dehnungsmesser S2 winkelmäßig von dem ersten Dehnungsmesser S1 um einen Winkel von im Wesentlichen 90 Grad versetzt. Der erste und zweite Dehnungsmesser S1 und S2 der Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 werden beim Messen der Belastungsmessrichtungen D1, D2, D3 und D4 in derselben Art wie die Halbleitersensoren der ersten Ausführungsform verwendet.
Allerdings sollte aus den Zeichnungen und der Beschreibung hierin verstanden werden, dass jede von einer Vielzahl von Belastungsmessvorrichtungen zum Messen der Belastung in dem Hauptkörper 34 oder 36 auf Grund von der an der Kurbelwelle 16 anliegenden Tretkraft verwendet werden kann. Mit anderen Worten können die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 durch andere Typen von Belastungsmessvorrichtungen, wie benötigt und/oder gewünscht, ersetzt werden. In jedem Fall messen die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 die Belastung in dem Hauptkörper 34 oder 36 aufgrund der an der Kurbelwelle 16 anliegenden/aufgebrachten Tretkraft. Die Belastungsdaten von den Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 werden dann von dem Berechnungsschaltkreis der Kommunikationseinheit oder der Steuereinheit 50 verwendet, um die Drehmomentinformation, wie benötigt und/oder gewünscht, zu berechnen und anzuzeigen.
Wie in 7 sichtbar, sind vier Kurbelpositionsregionen ➀, ➁, ➂ und ➃ abgebildet, die berechneten Positionen der Kurbelarme 20 und 22 entsprechen. Insbesondere stellen die Kurbelpositionsregionen ➀, ➁, ➂ und ➃ jeweils einen ringförmigen 90-Grad-Bereich einer Drehung der Kurbelwelle 14 dar. Die Belastung an jeder der vier Kurbelpositionsregionen wird durch die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 gemessen. Die tatsächliche Position der Kurbelwelle 16 relativ zu der Drehachse A wird durch Signale von dem Kadenzsensor (nicht gezeigt) bestimmt. Da der Kadenzsensor auch vorbestimmte Kurbelpositionsdaten und Umdrehungen/min-Daten bereitstellt, sind einige Kurbelpositionen leicht bestimmt. Zum Beispiel werden die Kurbelpositionen, mit einer Abtastfrequenz F₁ in Hertz (Hz) gemessen und einer Zeit T₁ (Sekunden) pro Umdrehung der Kurbelwelle 14 in Sekunden gemessen, durch Teilen von F₁ durch T₁ (F₁/T₁) bestimmt. Die gemessene Belastung ändert sich abhängig von der Position der Kurbel. Insbesondere haben die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 sich unterscheidende Antworten abhängig von der Kettenspannung. Die Steuereinheit 50 nützt Signale von dem Kadenzsensor, um die tatsächliche Drehstellung der Kurbelwelle 16 und der Kurbelarme 20 und 22 zu bestimmen, und kann daher die detektierte durchschnittliche Belastung auf jede der vier Kurbelpositionsregionen für jeden der Kurbelarme 20 und 22 korrelieren. Die Steuereinheit 50 ist programmiert und/oder ausgebildet, um die Belastungsvariationen in allen Kurbelpositionsregionen unter Verwendung von kompensierenden Konstanten zu berücksichtigen. Die Sensitivität der Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 unterscheidet sich an den Kurbelpositionsregionen ➀, ➁, ➂ und ➃. Durch Verarbeiten entsprechender Belastungsdaten an jeder der Kurbelpositionsregionen ➀, ➁, ➂ und ➃ wird eine konsistentere und zuverlässig berechnete Kettenspannung durch die Steuereinheit 32 bereitgestellt. Des Weiteren behebt das Verwenden der Kompensationskonstanten a₁ bis a₈ die unterschiedlichen Grade von Sensitivität zwischen dem ersten und zweiten Seitenbelastungsmesser 84 und 86 an sich unterscheidenden Kurbelwinkeln. Darüber hinaus kann das Verwenden der durchschnittlichen Belastungsmessungen von den Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 Hysterese-Effekte beseitigen. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit 50 durch mathematisches Kombinieren (oder Mitteln) der Signale von den Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 jeden Hysterese-Effekt kompensieren. Die Berechnung der Tretkraft wird im Detail in dem US-Patent 2010/0282001 diskutiert.
Wie in 8 sichtbar, sind zwei alternative Hauptkörper 134 und 136 zur Verwendung mit den Adaptern 33 und 35 der ersten Ausführungsform dargestellt. Mit anderen Worten werden die Hauptkörper 134 und 136 anstelle der Hauptkörper 34 und 36 an der Fahrrad-Kraftmessanordnung 14 verwendet. In 8 sind die Stellen der Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 verändert worden. Insbesondere sind die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 so angeordnet, dass die Belastungsmessrichtungen D1, D2, D3 und D4 sich entlang vorbestimmter Ebenen erstrecken, die nicht senkrecht (um bis zu 15 Grad verwinkelt) mit Bezug zu der Drehachse A angeordnet sind. Des Weiteren sind die Translationssensoren 61, 62, 63 und 64 so angeordnet, dass die Belastungsmessrichtungen D1, D2, D3 und D4 nicht durch die Drehachse A hindurchgehen.
Während nur ausgewählte Ausführungsformen ausgewählt wurden, um die vorliegende Erfindung darzustellen, wird es für den Fachmann aus dieser Offenbarung offensichtlich sein, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Komponenten, die direkt verbunden oder sich gegenseitig berührend gezeigt sind, können dazwischen liegende, zwischen diesen angeordnete Anordnungen haben, außer es ist anders spezifiziert. Die Funktionen von einem Element können durch zwei Elemente durchgeführt werden oder andersherum. Die Anordnungen und Funktionen von einer Ausführungsform können in einer anderen Ausführungsform übernommen werden. Es ist nicht notwendig, dass alle Vorteile in einer Ausführungsform zur selben Zeit vorliegen. Jedes Merkmal, das einzigartig gegenüber dem Stand der Technik ist, soll auch, allein oder in Kombination mit anderen Merkmalen, als eine getrennte Beschreibung für weitere Erfindungen von dem Anmelder einschließlich der strukturellen und/oder funktionellen Konzepte, die durch ein solches Merkmal (solche Merkmale) ausgeführt sind, betrachtet werden. Daher sind die vorangegangenen Beschreibungen der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Darstellung vorgesehen und nicht zum Zweck des Begrenzens der Erfindung, wie sie durch die anhängenden Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt ist.

Claims

Fahrrad-Kraftmessanordnung (14), umfassend: ein erstes Befestigungselement (31), das ausgebildet ist, an einer ersten Seite einer Fahrradtretlageraufhängung (26) befestigt zu sein, und das ausgebildet ist, eine Kurbelwelle (16) aufzunehmen und drehbar zu stützen; ein zweites Befestigungselement (32), das ausgebildet ist, an einer zweiten Seite der Fahrradtretlageraufhängung (26) befestigt zu sein, und das ausgebildet ist, die Kurbelwelle (16) aufzunehmen und drehbar zu stützen; eine erste Translationsmessvorrichtung (37), die derart mit dem ersten Befestigungselement (31) verbunden ist, dass die erste Translationsmessvorrichtung (37) die Belastung auf das erste Befestigungselement (31) misst; und eine zweite Translationsmessvorrichtung (38), die derart mit dem zweiten Befestigungselement (32) verbunden ist, dass die zweite Translationsmessvorrichtung (38) die Belastung auf das zweite Befestigungselement (32) misst.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach Anspruch 1, wobei die erste Translationsmessvorrichtung (37) eine erste Translationsdetektieranordnung (61, 62) aufweist, die die Belastung auf das erste Befestigungselement (31) in einer ersten Belastungsmessrichtung (D1) und in einer zweiten Belastungsmessrichtung (D2) misst, die nicht parallel zu der ersten Belastungsmessrichtung (D1) ist.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Translationsdetektieranordnung (61, 62) einen ersten Translationssensor (61), der die Belastung auf das erste Befestigungselement (31) in der ersten Belastungsmessrichtung (D1) misst, und einen zweiten Translationssensor (62) aufweist, der die Belastung auf das erste Befestigungselement (61) in der zweiten Belastungsmessrichtung (D2) misst, wobei der erste und der zweite Translationssensor (61, 62) individuelle Sensoren sind.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach Anspruch 2, wobei die erste Translationsdetektieranordnung (61, 62) einen einzelnen Sensor mit mindestens zwei Belastungsmesselementen aufweist.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die zweite Translationsmessvorrichtung (38) eine zweite Translationsdetektieranordnung (63, 64) aufweist, die die Belastung auf das zweite Befestigungselement (32) in einer dritten Belastungsmessrichtung (D3) und in einer vierten Belastungsmessrichtung (D4) misst, die nicht parallel zu der dritten Belastungsmessrichtung (D3) ist.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach Anspruch 5, wobei die zweite Translationsdetektieranordnung (63, 64) einen dritten Translationssensor (63), der die Belastung auf das zweite Befestigungselement (32) in der dritten Belastungsmessrichtung (D3) misst, und einen vierten Translationssensor (64) aufweist, der die Belastung auf das zweite Befestigungselement (32) in der vierten Belastungsmessrichtung (D4) misst, wobei der dritte und vierte Translationssensor (63, 64) individuelle Sensoren sind.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach Anspruch 5, wobei die zweite Translationsdetektieranordnung (63, 64) einen einzelnen Sensor mit zumindest zwei Belastungsmesselementen aufweist.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die erste Translationsdetektieranordnung (63, 64) entweder mindestens einen Dehnungsmesser (S1, S2) oder einen Halbleitersensor aufweist.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die zweite Translationsdetektieranordnung entweder mindestens einen Dehnungsmesser (S1, S2) oder einen Halbleitersensor aufweist.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die erste Translationsdetektieranordnung (61, 62) mit Bezug auf das erste Befestigungselement (31) derart angeordnet ist, dass die erste und zweite Belastungsmessrichtung (D1, D2) senkrecht mit Bezug zueinander angeordnet sind.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die zweite Translationsdetektieranordnung (63, 64) mit Bezug auf das zweite Befestigungselement (32) derart angeordnet ist, dass die dritte und vierte Belastungsmessrichtung (D3, D4) senkrecht mit Bezug zueinander angeordnet sind.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei die erste Translationsdetektieranordnung (61, 62) mit Bezug auf das erste Befestigungselement (31) derart angeordnet ist, dass zumindest eine der ersten und zweiten Belastungsmessrichtung (D1, D2) sich entlang einer vorbestimmten Ebene (P1) erstreckt, die senkrecht mit Bezug zu einer Mittenachse (A) einer die Kurbelwelle (16) aufnehmenden Öffnung des ersten Befestigungselements (31) angeordnet ist.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei die zweite Translationsdetektieranordnung mit Bezug auf das zweite Befestigungselement (32) derart angeordnet ist, dass zumindest eine der ersten und zweiten Belastungsmessrichtung (D1, D2) sich entlang einer vorbestimmten Ebene (P2) erstreckt, die senkrecht mit Bezug zu einer Mittenachse (A) einer die Kurbelwelle (16) aufnehmenden Öffnung des zweiten Befestigungselements (32) angeordnet ist.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das erste Befestigungselement (31) einen ersten Bereich (33), der ausgebildet ist, an der Fahrradtretlageraufhängung (26) angebracht zu sein, und einen zweiten Bereich (34) aufweist, der die erste Translationsdetektieranordnung (61, 62) daran angebracht hat.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach Anspruch 14, wobei der zweite Bereich (34) ausgebildet ist, um außerhalb der Fahrradtretlageraufhängung (26) angeordnet zu sein.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach Anspruch 14 oder 15, wobei das zweite Befestigungselement (32) einen dritten Bereich (35), der ausgebildet ist, um an der Fahrradtretlageraufhängung (26) angebracht zu sein, und einen vierten Bereich (36) aufweist, der die zweite Translationsdetektieranordnung (63, 64) daran angebracht hat.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach Anspruch 16, wobei der vierte Bereich (36) ausgebildet ist, um außerhalb der Fahrradtretlageraufhängung (26) angebracht zu sein.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach einem der voranstehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Kommunikationseinheit (46), die operativ mit der ersten und zweiten Translationsmessvorrichtung (37, 38) derart verbunden ist, dass Signale von der ersten und zweiten Translationsmessvorrichtung (37, 38) von der Kommunikationseinheit (46) empfangen werden.
Fahrrad-Kraftmessanordnung (14) nach Anspruch 18, wobei die Kommunikationseinheit (46) eine Berechnungsschaltung aufweist.