DE102015010999A1

DE102015010999A1 - Fahrradpedal

Info

Publication number: DE102015010999A1
Application number: DE102015010999.5A
Authority: DE
Inventors: Bungo Sasaki
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2016-02-25
Also published as: US10000249B2; CN105383630A; TW201607833A; TWI638746B; CN105383630B; US20160052583A1

Abstract

Ein Fahrradpedal ist mit einer Pedalwelle, einem Pedalkörper, einem ersten Querkraftsensor, einem zweiten Querkraftsensor, einem ersten Biegekraftsensor und einem zweiten Biegekraftsensor bereitgestellt. Die Pedalwelle beinhaltet einen Kurbelarmmontagepart. Der Pedalkörper ist drehbar an der Pedalwelle um eine Wellenmittelachse montiert. Die ersten und zweiten Querkraftsensoren sind relativ zu der Pedalwelle angeordnet, um erste und zweite Querkomponenten einer Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen. Der erste Biegekraftsensor ist relativ zu der Pedalwelle angeordnet, um eine erste Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen. Der zweite Biegekraftsensor ist relativ zu der Pedalwelle angeordnet, um eine zweite Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der U. S. Patentanmeldung Nr. 14/466,114, eingereicht am 22. August 2014. Die gesamte Offenbarung der U. S. Patentanmeldung Nr. 14/466,114 ist hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Die Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf ein Fahrradpedal. Spezifischer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fahrradpedal, das die Pedalkraft eines Fahrradfahrers erfasst.
Hintergrundinformation
Fahrräder sind zum Bereitstellen von Informationen an den Fahrer über unterschiedliche Aspekte des Fahrrads mit unterschiedlichen Sensoren ausgestattet. Ein solcher Sensor ist ein Drehmoment- oder Kraftsensor zum Erfassen einer Pedalkraft des Fahrers. Unterschiedliche Sensoranordnungen wurden vorgeschlagen, um eine Pedalkraft des Fahrers zu erfassen. Beispielsweise sind Pedalkraftmessvorrichtungen in den U. S. Patentschriften US 7 516 677 , US 8 011 242 und US 4 327 723 offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG
Im Wesentlichen ist die vorliegende Offenbarung auf unterschiedliche Merkmale eines Fahrradpedals gerichtet. In einem Merkmal ist ein Fahrradpedal bereitgestellt, das die Pedalkraft eines Fahrradfahrers erfasst. Es wurde entdeckt, dass, wenn eine Querkraft/Scherkraft/Schubkraft an einer Pedalwelle durch ein Sensor erfasst wird, ein Ausgangssignal des Sensors sich, auf Grundlage wo sich eine Mittelposition der Fahrerpedalkraft befindet, die auf die Pedalwelle hinsichtlich einer Axialrichtung der Pedalwelle aufgebracht wird, verändert.
In Anbetracht der bekannten Technologie und nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Fahrradpedal bereitgestellt, das im Wesentlichen eine Pedalwelle, einen Pedalkörper, einen ersten Querkraftsensor/Scherkraftsensor/Schubkraftsensor, einen zweiten Querkraftsensor/Scherkraftsensor/Schubkraftsensor, einen ersten Biegekraftsensor und einen zweiten Biegekraftsensor umfasst. Die Pedalwelle beinhaltet einen Kurbelarmmontagepart. Der Pedalkörper ist drehbar an der Pedalwelle um eine Wellenmittelachse montiert. Der erste Querkraftsensor/Scherkraftsensor/Schubkraftsensor ist relativ zu der Pedalwelle angeordnet, um eine erste Querkomponente/Scherkomponente/Schubkomponente einer Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen. Der zweite Querkraftsensor/Scherkraftsensor/Schubkraftsensor ist relativ zu der Pedalwelle angeordnet, um eine zweite Querkomponente/Scherkomponente/Schubkomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen. Der erste Biegekraftsensor ist relativ zu der Pedalwelle angeordnet, um eine erste Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen. Der zweite Biegekraftsensor ist relativ zu der Pedalwelle angeordnet, um eine zweite Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die ersten und zweiten Querkraftsensoren an einer Außenperipheriefläche der Pedalwelle angeordnet sind.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die ersten und zweiten Biegekraftsensoren an einer Außenperipheriefläche der Pedalwelle angeordnet sind.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass der erste Querkraftsensor umfänglich von dem zweiten Querkraftsensor um die Außenperipheriefläche hinsichtlich der Wellenmittlachse beabstandet ist und der erste Biegekraftsensor umfänglich von dem zweiten Biegekraftsensor um die Außenperipheriefläche hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet ist.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die Pedalwelle weiter einen Pedalkörperstützpart und einen Sensorstützpart beinhaltet. Der Pedalkörperstützpart kann drehbar den Pedalkörper stützen. Der Sensorstützpart kann die ersten und zweiten Querkraftsensoren und die ersten und zweiten Biegekraftsensoren stützen. Der Sensorstützpart kann axial zwischen dem Kurbelarmmontagepart und dem Pedalkörperstützpart angeordnet sein.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die Pedalwelle weiter eine erste Bohrung, sich axial zumindest durch den Kurbelarmmontagepart erstreckend, und zumindest eine zweite Bohrung, sich von der Außenperipheriefläche der Pedalwelle zu der ersten Bohrung erstreckend, beinhaltet. Jeder von den ersten und zweiten Querkraftsensoren und der ersten und zweiten Biegekraftsensoren kann eine Kommunikationsleitung aufweisen, die sich durch die zumindest eine zweite Bohrung und die erste Bohrung erstreckt.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die zumindest eine zweite Bohrung eine Vielzahl von zweiten Bohrungen beinhaltet.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die ersten und zweiten Querkraftsensoren aus der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt sind/werden. Die ersten und zweiten Biegekraftsensoren sind/werden aus der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die ersten und zweiten Querkraftsensoren unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sind. Die ersten und zweiten Biegekraftsensoren können unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sein.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die ersten und zweiten Querkraftsensoren schräg bzw. winkelmäßig von den ersten und zweiten Biegekraftsensoren hinsichtlich der Wellenmittelachse versetzt sind.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass der erste Querkraftsensor gegenüberliegend zu dem ersten Biegekraftsensor hinsichtlich der Wellenmittelachse angeordnet ist. Der zweite Querkraftsensor kann gegenüberliegend zu dem zweiten Biegekraftsensor hinsichtlich der Wellenmittelachse angeordnet sein.
Bevorzugt umfasst das Fahrradpedal weitere einen dritten Querkraftsensor, einen vierten Querkraftsensor, einen dritten Biegekraftsensor und einen vierten Biegekraftsensor. Der dritte Querkraftsensor kann relativ zu der Pedalwelle angeordnet sein, um eine dritte Querkomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen. Der vierte Querkraftsensor kann relativ zu der Pedalwelle angeordnet sein, um eine vierte Querkomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen. Der dritte Biegekraftsensor kann relativ zu der Pedalwelle angeordnet sein, um eine dritte Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen. Der vierte Biegekraftsensor kann relativ zu der Pedalwelle angeordnet sein, um eine vierte Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren an einer Außenperipheriefläche der Pedalwelle angeordnet sind. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren können an einer Außenperipheriefläche der Pedalwelle angeordnet sein.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren umfänglich voneinander um die Außenperipheriefläche hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sind. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren können umfänglich voneinander um die Außenperipheriefläche hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sein.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren aus der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt werden/sind. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren können aus der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt werden/sind.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sind. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren können unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sein.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass der erste Querkraftsensor schräg bzw. winkelmäßig versetzt mit dem ersten Biegekraftsensor hinsichtlich der Wellenmittelachse ausgerichtet ist und derart, dass der zweite Querkraftsensor schräg bzw. winkelmäßig versetzt mit dem zweiten Biegekraftsensor hinsichtlich der Wellenmittelachse ausgerichtet ist.
Bevorzugt umfasst das Fahrradpedal weiter einen Neigungssensor, welcher am einen von dem Pedalkörper und der Pedalwelle befestigt ist.
Bevorzugt umfasst das Fahrradpedal weiter einen Controller, welcher ausgestaltet ist, um abnehmbar an den Kurbelarm fixiert zu werden und in Kommunikation mit den ersten und zweiten Querkraftsensoren und den ersten und zweiten Biegekraftsensoren zu stehen.
Bevorzugt ist das Fahrradpedal ausgestaltet, derart, dass der Controller programmiert ist, um eine Pedalbewegungsleistung während eines Pedalumlaufs bzw. Pedalzyklus auf Grundlage von Daten, aufgenommen von den ersten und zweiten Querkraftsensoren und den ersten und zweiten Biegekraftsensoren, zu berechnen.
Bevorzugt umfasst das Fahrradpedal weiter einen Kadenzsensor, welcher in Kommunikation mit dem Controller steht.
Bevorzugt umfasst das Fahrradpedal weiter einen Drahtlos-Übertrager, welcher elektrisch an die ersten und zweiten Querkraftsensoren und die ersten und zweiten Biegekraftsensoren verbunden ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrradpedalwelle bereitgestellt, die im Wesentlichen einen Kurbelarmmontagepart, einen Pedalkörperstützpart und einen Sensorstützpart umfasst. Der Pedalkörperstützpart ist ausgestaltet, um drehbar einen Pedalkörper um eine Wellenmittelachse zu stützen. Der Sensorstützpart beinhaltet einen ersten Querkraftsensor, einen zweiten Querkraftsensor, einen ersten Biegekraftsensor und einen zweiten Biegekraftsensor. Der erste Querkraftsensor ist relativ zu der Pedalwelle angeordnet, um eine erste Querkomponente einer Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen. Der zweite Querkraftsensor ist relativ zu der Pedalwelle angeordnet, um eine zweite Querkomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen. Der erste Biegekraftsensor ist relativ zu der Pedalwelle angeordnet, um eine erste Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen. Der zweite Biegekraftsensor ist relativ zu der Pedalwelle angeordnet, um eine zweite Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen.
Ebenfalls werden andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile des offenbarten Fahrradpedals für einen Fachmann aus dieser folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, welche, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, unterschiedliche Ausführungsformen des Fahrradpedals offenbart.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nun Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen, welche ein Teil der ursprünglichen Offenbarung bilden:
1 ist eine seitliche Aufrissansicht eines Fahrrades, das mit einem Pedalzustandserfassungsapparat, aufweisend ein Paar von Fahrradpedalen nach einer veranschaulichten Ausführungsform, ausgestattet ist;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, zeigend eine Gesamtkonfiguration des Pedalzustandserfassungsapparats, veranschaulicht in 1;
3 ist eine vergrößerte Perspektivansicht einer Fahrradkurbelanordnung, aufweisend die Fahrradpedale veranschaulicht in 1;
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Fahrradpedals (d. h. das rechte Fahrradpedal) nach der veranschaulichten Ausführungsform;
5 ist eine Perspektivansicht der Pedalwelle des Fahrradpedals veranschaulicht in 3;
6 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Pedalwelle, wie entlang der Schnittlinie 6-6 von 5 zu sehen ist;
7 ist eine Querschnittsansicht der Pedalwelle, wie entlang der Schnittlinie, die senkrecht zu der Schnittlinie 6-6 von 5 ist, zu sehen ist;
8 ist eine Querschnittsansicht der Pedalwelle, wie entlang der Schnittlinie 6-6 von 5 zu sehen ist;
9 ist eine vergrößerte Aufrissansicht eines Abschnittes der Fahrradwelle, veranschaulicht in den 4 bis 8;
10 ist eine vergrößerte Draufsicht von einem Satz von Kraftsensoren, die nach einem ersten Muster/Vorlage an einem Sensorstützpart der Pedalwelle, veranschaulicht in den 4 bis 9, installiert ist;
11 ist eine schematische Veranschaulichung einer ersten Konfiguration der Kraftsensoren, die an die Pedalwelle nach dem ersten Muster/Vorlage von 10 montiert sind;
12 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Satzes von Kraftsensoren, das nach einem zweiten Muster/Vorlage an die Pedalwelle, veranschaulicht in den 4 bis 9, installiert ist;
13 ist eine schematische Veranschaulichung einer zweiten Konfiguration der Kraftsensoren, die nach dem zweiten Muster/Vorlage von 12 auf die Pedalwelle, veranschaulicht in den 4 bis 9, montiert sind;
14 ist eine schematische Veranschaulichung einer dritten Konfiguration der Kraftsensoren, die nach dem ersten Muster/Vorlage von 10 an die Pedalwelle, veranschaulicht in den 4 bis 9, montiert sind; und
15 ist eine schematische Veranschaulichung einer vierten Konfiguration der Kraftsensoren, die nach einem dritten Muster/Vorlage an der Pedalwelle, veranschaulicht in den 4 bis 9, montiert sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausgewählte Ausführungsformen werden nun mit Bezugnahme zu den Zeichnungen beschrieben. Es wird für einen Fachmann auf dem Gebiet von Fahrrädern aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass die folgende Beschreibungen der Ausführungsformen lediglich zur Illustration bereitgestellt sind und nicht für den Zweck, wie diese durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird, einzuschränken.
Zunächst Bezug nehmend auf 1, ein Fahrrad 1 ist veranschaulicht, das mit einem Pedalzustandserfassungsapparat 10, aufweisend ein Paar von Fahrradpedalen 12a und 12b nach einer ersten Ausführungsform, ausgestattet ist. Während das Fahrrad 1 als ein Straßenfahrrad veranschaulicht ist, können die Fahrradpedale 12a und 12b mit anderen Typen von Fahrrädern, falls benötigt und/oder gewünscht, verwendet werden. Insbesondere können die Fahrradpedale 12a und 12b an sowohl sich bewegende Fahrräder, die sich fortbewegen, wenn ein Fahrer in die Pedale tritt, und stationäre Fahrräder, solche wie etwa Übungsfahrräder, installiert werden. Das Fahrrad 1 und seine unterschiedlichen Parts sind herkömmlich außer für Komponenten des Pedalzustandserfassungsapparats (d. h. die Fahrradpedale 12a und 12b), wie hierin erläutert. Folglich wird das Fahrrad 1 und seine unterschiedlichen Parts hierin nicht im Detail erläutert und/oder veranschaulicht, außer diese werden benötigt zum Verständnis der Fahrradpedale 12a und 12b.
Die Fahrradpedale 12a und 12b sind Klick- oder Step-in-Pedale. In anderen Worten sind die Fahrradpedale 12a und 12b Klick- oder Step-in-Pedale, die verwendet werden mit einem Fahrradschuh (nicht dargestellt) aufweisend einen Stollen bzw. Klaue, welcher fest an die Sohle eines Schuhs gekoppelt ist. Alternativ können die Fahrradpedale 12a und 12b ohne jegliche Stolleneingriffsstruktur ausgestaltet sein.
Nun Bezug nehmend auf 2, der Pedalzustandserfassungsapparat 10 ist schematisch veranschaulicht. Der Pedalzustandserfassungsapparat 10 verwendet die Fahrradpedale 12a und 12b, um einen Fahrer über den Pedalzustand des Fahrrads 1 in Kenntnis zu setzen. Im Wesentlichen, zusätzlich zu den Fahrradpedalen 12a und 12b, beinhaltet der Pedalzustandserfassungsapparat 10 ein Fahrradcomputer CC, welcher drahtlos mit den Fahrradpedalen 12a und 12b kommuniziert, um einen Fahrradfahrer über den Pedalzustand des Fahrrads 1 in Kenntnis zu setzen bzw. zu informieren. Insbesondere umfasst der Fahrradcomputer CC des Pedalzustandserfassungsapparats 10 eine Kommunikationseinheit (Drahtlos-Übertrager) und einen Controller. Während die Kommunikationseinheit und der Controller als ein Part des Fahrradcomputers CC veranschaulicht ist, können die Kommunikationseinheit und der Controller separat von dem Fahrradcomputer CC bereitgestellt sein. Auch kann alternativ die Kommunikationseinheit an den Fahrradcomputer CC durch eine oder mehrere Kommunikationskabel bzw. Kommunikationsschnur verbunden sein. Da Fahrradcomputer auf dem Gebiet von Fahrrädern wohl bekannt sind, wird der Fahrradcomputer CC hierin nicht im Detail erläutert.
Wie in 3 zu sehen ist, sind jeweils die Fahrradpedale 12a und 12b fest an die Fahrradkurbelarme 16 und 18 des Fahrrads 1 gekoppelt. Die Kurbelarme 16 und 18 sind an eine Kurbelwelle 20 fixiert, derart, dass die Kurbelarme 16 und 18 zusammen als eine Einheit drehen. Im Wesentlichen ist das (rechte) Fahrradpedal 12a ein Spiegelbild des (linken) Fahrradpedals 12b, außer, dass das Fahrradpedal 12b eine linke Gewindeverbindung verwendet, während das Fahrradpedal 12a eine rechte Gewindeverbindung verwendet, um zu verhindern, dass die Pedale gelöst werden. Der Einfachheit halber wird lediglich das Fahrradpedal 12a, welches ein rechtes Fahrradpedal ist, hierin veranschaulicht und beschrieben. Selbstverständlich kann die Beschreibung des Fahrradpedals 12a auf die des Fahrradpedals 12b angewandt werden.
Bezug nehmend auf die 4 und 9 umfasst das Fahrradpedal 12a im Wesentlichen eine Pedalwelle 22, einen Pedalkörper 24, einen ersten Querkraftsensor bzw. Scherkraftsensor bzw. Schubkraftsensor SS1, einen ersten Biegekraftsensor BS1, einen zweiten Querkraftsensor bzw. Scherkraftsensor bzw. Schubkraftsensor SS2 und einen zweiten Biegekraftsensor BS2. In dieser ersten Ausführungsform umfasst das Fahrradpedal 12a weiter einen dritten Querkraftsensor bzw. Scherkraftsensor bzw. Schubkraftsensor SS3, einen vierten Querkraftsensor bzw. Scherkraftsensor bzw. Schubkraftsensor SS4, einen dritten Biegekraftsensor BS3 und einen vierten Biegekraftsensor BS4. Zusammengefasst, in den Zeichnungen, werden die Kraftsensoren SS1, SS2, SS3, SS4, BS1, BS2, BS3 und BS4, als FS in 2 gekennzeichnet. Der Pedalkörper 24 ist drehbar an die Pedalwelle 22 um eine Wellenmittelachse A1 montiert.
Die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 sind an einer Außenperipheriefläche der Pedalwelle 22 angeordnet. Ähnlich, sind die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 an einer Außenperipheriefläche der Pedalwelle 22 angeordnet.
Der erste Querkraftsensor SS1 ist relativ zu der Pedalwelle 22 angeordnet, um eine erste Querkomponente bzw. Scherkomponente bzw. Schubkomponente einer Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 zu erfassen. Der zweite Querkraftsensor SS2 ist relativ zu der Pedalwelle 22 angeordnet, um eine zweite Querkomponente bzw. Scherkomponente bzw. Schubkomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 zu erfassen. Der erste Biegekraftsensor BS1 ist relativ zu der Pedalwelle 22 angeordnet, um eine erste Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 zu erfassen. Der zweite Biegekraftsensor BS2 ist relativ zu der Pedalwelle 22 angeordnet, um eine zweite Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 zu erfassen. Der dritte Querkraftsensor SS3 ist relativ zu der Pedalwelle 22 angeordnet, um eine dritte Querkomponente bzw. Scherkomponente bzw. Schubkomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 zu erfassen. Der vierte Querkraftsensor SS4 ist relativ zu der Pedalwelle 22 angeordnet, um eine vierte Querkomponente bzw. Scherkomponente bzw. Schubkomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 zu erfassen. Der dritte Biegekraftsensor BS3 ist relativ zu der Pedalwelle 22 angeordnet, um eine dritte Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 zu erfassen. Der vierte Biegekraftsensor BS4 ist relativ zu der Pedalwelle 22 angeordnet, um eine vierte Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 zu erfassen.
Bevorzugt, wie in 3 zu sehen ist, umfasst das Fahrradpedal 12a weiter einen Controller bzw. Steuerung 28, welcher ausgestaltet ist, um abnehmbar an dem Kurbelarm 16 fixiert zu sein und in Kommunikation mit den ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 und den ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 zu stehen. Bevorzugt ist der Controller 28 an der dem Fahrrad zugewandten Seite des Kurbelarms 16 montiert. Der Controller 28 ist programmiert, um eine Pedalbewegungsleistung während eines Pedalumlaufs bzw. Pedalzyklus auf Grundlage von Daten, aufgenommen von den ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 und den ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4, wie nachfolgend erläutert, zu berechnen. Bevorzugt, wie in 2 zu sehen ist, umfasst das Fahrradpedal 12a weiter einen Kadenzsensor S1, welcher sich in Kommunikation mit dem Controller 28 befindet. Auch bevorzugt umfasst das Fahrradpedal 12a weiter einen Neigungssensor S1, welcher sich in Kommunikation mit dem Controller 28 befindet. Der Kadenzsensor S1 und der Neigungssensor S2 sind herkömmliche Sensoren und werden folglich der Kürze halber hierin nicht erläutert.
Wie in 6 zu sehen ist, ist der Kadenzsensor S1 eine Vorrichtung, die die Umdrehungen pro Minute (RPM) des Fahrradpedals 12a um die Kurbelmittelachse der Kurbelwelle 20 erfasst. Der Kadenzsensor S1 kann beispielsweise eine Magnetfelderfassungsvorrichtung (z. B. ein Reed-Schalter) beinhalten, welcher ein Magnetfeld oder ein Magnet (nicht dargestellt), welcher an dem Fahrradrahmen befestigt ist, erfasst. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Kadenzsensor S1 fest an die Pedalwelle 22 befestigt. Der Kadenzsensor S1 kann auch an ein Gehäuse des Controllers 28 oder einen Abschnitt von einem der Kurbelarme 16 und 18 angeordnet sein.
Der Neigungssensor S2 kann beispielsweise ein zweiachsiger bzw. bi-axialer Beschleuniger sein, welcher eine Beschleunigung des Fahrradpedals 12a sowohl horizontal als auch vertikal misst. In anderen Worten, erfasst der Neigungssensor S2 die Beschleunigung entlang der zwei Achsen (X und Y), welche im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind. Eine der Achsen des Beschleunigers ist im Wesentlichen horizontal, auf der X-Achse, d. h. parallel zu der Fahrtrichtung des Fahrrades 1, orientiert. Die andere Achse des Beschleunigers ist im Wesentlichen vertikal, die Y-Achse, orientiert. Der Beschleuniger misst ein Kippen der Pedalwelle 22 des Fahrradpedals 12a hinsichtlich einer Basisachse (z. B. die horizontale Achse oder die vertikale Achse). Die Messungen des Neigungssensors S2 werden kombiniert, um davon eine Eingangssignalrepräsentative zu erzeugen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Neigungssensor S2 fest an die Pedalwelle 22 befestigt.
Bevorzugt umfasst das Fahrradpedal 12a weiter einen Drahtlos-Übertrager 30, welcher elektrisch an die ersten und zweiten Querkraftsensoren SS1 und SS2 und die ersten und zweiten Biegekraftsensoren BS1 und BS2 via dem Controller 28 verbunden ist. Folglich kommuniziert der Controller 28 drahtlos mit dem Fahrradcomputer CC um einen Fahrer von der Pedalbewegungsleistung, die auf das Fahrradpedal 12a aufgebracht wird, in Kenntnis zu setzen bzw. zu benachrichtigen. Hier ist der Drahtlos-Übertrager 30 mit dem Controller 28 als eine Einheit, welche von dem Kurbelarm 16 abnehmbar ist, integriert. Der Controller 28 kommuniziert die Signale von den Kraftsensoren an den Fahrradcomputer CC via dem Drahtlos-Übertrager 30. Außerdem, zusätzlich zu den Querkraftdaten und den Biegekraftdaten von den Kraftsensoren, wie nachfolgend erläutert, kann der Drahtlos-Übertrager 30 ausgestaltet sein, um drahtlos Daten an den Fahrradcomputer CC, beinhaltend Umdrehungen-pro-Minute-Daten von dem Kadenzsensor S1 und Beschleunigungsdaten von dem Neigungssensor S2, zu übertragen.
Der Controller 28 ist elektrisch an die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 und die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 durch ein Kommunikationskabel 29 verbunden. Bevorzugt weist das Kommunikationskabel 29 einen Plug-In-Verbinder 29a an einem Ende auf, um abnehmbar die Kraftsensoren an den Controller 28 zu verbinden. Bevorzugt ist das andere Ende des Kommunikationskabels 29 nicht abnehmbar an die Kraftsensoren verbunden. Selbstverständlich wird es aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass das andere Ende des Kommunikationskabels 29 abnehmbar an die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 und die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 falls benötigt und/oder gewünscht verbunden werden können.
In der ersten Ausführungsform ist der Fahrradcomputer CC ausgestaltet und angeordnet, um drahtlos Daten von dem Drahtlos-Übertrager 30 zu empfangen. Der Drahtlos-Übertrager 30 ist elektrisch an jedem von den ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 via dem Controller 28 verbunden. Auch ist der Drahtlos-Übertrager 30 elektrisch an jeden von den ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 via dem Controller 28 verbunden. Die Drahtlos-Verbindung kann durch Verwendung jeglicher Radiofrequenz RF, Infrarot, Bluetooth, AMT oder jegliche Kombination davon durchgeführt werden. Die momentane Position des Fahrradpedals 12a relativ zu der Drehachse wird durch Signale von dem Neigungssensor S2 in Verbindung mit dem Kadenzsensor S1 bestimmt. Der Controller 28 verwendet Signale von dem Kadenzsensor S1, um die momentane Drehgeschwindigkeit des Fahrradpedals 12a zu bestimmen, und kann deshalb die erfasste Durchschnittsbelastung auf das Fahrradpedal 12a an dem Fahrrad 1 korrelieren. Der Controller 28 ist programmiert und/oder ist ausgestaltet, um die Quer- und Biegekraft-Variationen von jedem von den Quer- und Biegekraftsensoren durch Verwendung von Kompensationskonstanten einzubeziehen.
Der Controller 28 kann programmiert (vorgespeicherte Programme) sein, um die Pedalkraft oder Leistung, aufgebracht auf das Fahrradpedal 12a, in einer wohlbekannten Weise auf Grundlage der Fahrradpedaldaten (Signale), empfangen von dem Drahtlos-Übertrager 30, zu berechnen. Daraufhin, auf Grundlage der empfangenen Fahrradpedaldaten, benachrichtigt der Fahrradcomputer CC einen Fahrer über den Pedalzustand des Fahrradpedals 12a.
Beispielsweise ist der Controller 28 mit einer Software bereitgestellt, die programmiert ist, um die Gesamtpedalkraft oder Gesamtleistung unter Verwendung der folgenden Formel (1), aufweisend die vorgespeicherten Kompensationskonstanten, zu berechnen.
Die Bezeichnung F_ax ist die berechnete Querkraft, ausgeübt an dem Fahrradpedal 12a, in einer ersten Achse. Bevorzugt erstreckt sich die erste Achse in einer Tangentialrichtung eines Pedalkreises, der von der Wellenmittelachse A1 nachgezeichnet wird, wenn das Fahrradpedal 12a und der Kurbelarm 16 um die Wellenachse drehen. Die Bezeichnung F_ay ist die berechnete Querkraft, die an dem Fahrradpedal 12a in einer zweiten Achse, welche zu der ersten Achse senkrecht ist, ausgeübt wird. Die Bezeichnung M_ax ist das berechnete Biegemoment des Fahrradpedals 12a in der ersten Achse. Bevorzugt erstreckt sich die zweite Achse in einer Radialrichtung hinsichtlich der Kurbelwelle 20. Die Bezeichnung M_ay ist das berechnete Biegemoment des Fahrradpedals 12a in der zweiten Achse. Die Kompensationskonstanten a₁₁ bis a₄₄ sind vorbestimmt durch ein Kalibrierungstestverfahren an einem Fahrradfahrer. Der Bezeichnung ε bezieht sich auf Daten, empfangen von den Kraftsensoren. Die Bezeichnung ε₁ bezieht sich auf Daten, empfangen von den Querkraftsensoren SS1 und/oder SS3. Die Bezeichnung ε₂ bezieht sich auf Daten, empfangen von den Querkraftsensoren SS2 und/oder SS4. Die Bezeichnung ε₃ bezieht sich auf Daten, empfangen von den Biegekraftsensoren BS1 und/oder BS3. Die Bezeichnung ε₄ bezieht sich auf Daten, empfangen von den Biegekraftsensoren BS2 und/oder BS4. Die vorstehende Formel beinhaltet Daten ε₁ und ε₂ zum Berechnen der Kompensationskonstanten von zumindest zwei Querkraftsensoren und Daten ε₃ und ε₄ von zumindest zwei Biegekraftsensoren.
Die Werte der Bezeichnungen F_ax und F_ay werden verwendet, um Tangential- und Radialpedalkräfte, ausgeübt an dem Fahrradpedal 12a, in der Tangentialrichtung hinsichtlich des Pedalkreises der Wellenmittelachse A1 und in der Radialrichtung hinsichtlich der Kurbelwelle 20, zu bestimmen. Falls die erste Achse entlang der Tangentialrichtung des Pedalkreises der Wellenmittelachse A1 ist und die zweite Achse entlang einer Radialrichtung der Kurbelwelle 20 ist, benötigt der Neigungssensor S2 nicht die Pedalkräfte zu berechnen, da die Werte der Bezeichnungen F_ax und F_ay jeweils tangentiale Pedalkräfte und radiale Pedalkräfte sind. Jedoch, falls die erste Achse sich nicht entlang der Tangentialrichtung des Pedalkreises der Wellenmittelachse AX erstreckt und die zweite Achse sich in die Radialrichtung der Kurbelwelle 20 erstreckt, berechnet der Controller eine Tangentialpedalkraft und eine Radialpedalkraft auf Grundlage der Werte der Bezeichnungen F_ax und F_ay und der Ergebnisse von dem Neigungssensor S2. Die Beziehungen zwischen der ersten Achse, der zweiten Achse und einer Basisachse des Neigungssensors S2 sind vorbestimmt. Während der Einstellung, lernt der Controller 28 den Kippwinkel zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse von zumindest der Radialrichtung und der Tangentialrichtung. Daraufhin berechnet der Controller 28 die Tangential- und Radialpedalkräfte auf Grundlage der Werte der Bezeichnungen F_ax und F_ay und des Kippwinkels. Die Gesamtleistung oder Gesamtpedalkraft, die auf das Fahrradpedal 12a ausgeübt wird, wird auf Grundlage der Daten, empfangen von dem Kadenzsensor S1, der Tangentialpedalkraft und der vorbestimmten Distanz bzw. Abstand zwischen der Wellenmittelachse A1 und der Kurbelachse berechnet. Wenn die Gesamtpedalkraft berechnet wird, bezieht der Controller 28 automatisch das Biegemoment des Fahrradpedals 12a in den ersten und zweiten Achsen mit ein. Während dies getan wird, kompensiert der Controller 28 für jegliche Variation in der Biegekraft die an dem Fahrradpedal 12a ausgeübt wird, die von einem Drücken eines Fahrradschuhs an unterschiedlichen Punkten des Fahrradpedals während eines Pedalumlaufs bzw. Pedalzyklus resultiert. Als ein Ergebnis kann der Controller 28 eine genauere Gesamtpedalkraft oder Gesamtleistung berechnen. Die Daten der Gesamtleistung, die an dem Fahrradpedal 12a ausgeübt wird, wird daraufhin für einen Fahrradfahrer auf dem Display bzw. der Anzeige des Fahrradcomputers CC angezeigt. Bevorzugt kann der Fahrradcomputer CC die Pedalrichtung und die Pedalkraft an den vorbestimmten Winkeln anzeigen. Der Fahrradcomputer CC kann bevorzugt eine Mitte der Pedalkraft, die durch den Fahrradfahrer auf dem Fahrradpedal 12a und 12b in der axialen Richtung auf Grundlage der Werte der Bezeichnungen M_ax und M_ay ausgeübt wird, anzeigen.
Wie in der Technik verstanden wird, ist der Controller 28 ein Mikrocomputer, der eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) oder einen Prozessor oder andere herkömmliche Komponenten, wie etwa einen Eingabeschnittstellenschaltkreis, einen Ausgangsschnittstellenschaltkreis und Speichervorrichtungen, wie etwa ROM (Read Only Memory) Vorrichtungen bzw. Festwertspeichervorrichtungen und RAM (Random Access Memory) Vorrichtungen bzw. Direktzugriffsspeichervorrichtungen, beinhalten. Der Controller 28 ist programmiert, um eine Pedalkraft während eines Pedalumlaufs bzw. Pedalzyklus auf Grundlage von Daten, empfangen von den ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 und den ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4, zu berechnen. Der Controller 28 kann auch mit unterschiedlichen anderen Steuerprogrammen bereitgestellt sein, die unterschiedliche Fahrradsteuerbetätigungen falls benötigt und/oder gewünscht durchführen können. Es wird für einen Fachmann auf dem Gebiet von Fahrrädern aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass die genaue Struktur und Algorithmen für den Controller 28 jegliche Kombination von Hardware und Software sein kann, die die Benachrichtigungsfunktionen, die hierin erläutert wurden, ausführen können.
Die elektrischen Komponenten des Fahrradpedals 12a können durch eine Batterie 11 (eine Trockenzellenbatterie und/oder eine wiederaufladbare Trockenzellenbatterie) mit Strom versorgt werden, die an den Kurbelarm 16 montiert ist. Hier ist die Batterie 11 mit dem Controller 28 integriert. Alternativ kann der Strom von den Trockenzellen oder Batterien an die elektrischen Komponenten des Fahrradpedals 12a durch Induktion oder Schleifringe oder andere geeignete Mittel übertragen werden. Nach einigen Ausführungsformen kann Strom auch durch Solarzellen, die an das Fahrradpedal 12a oder die Kurbel 16 fixiert sind, bereitgestellt werden. Nach einigen Ausführungsformen kann Strom für das Fahrradpedal 12a durch piezoelektrische Vorrichtungen, welche unabhängig von oder Teil von den Kraftmesssensoren sein können, erzeugt werden. Außerdem kann Strom durch jegliche Kombination von Batterien, Solarzellen, piezoelektrischen Vorrichtungen und Induktion bereitgestellt werden. Die Batterie 11 ist elektrisch an die Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 und die Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 verbunden.
Wie in 3 zu sehen ist, ist der Pedalkörper 24 ein relativ herkömmliches Glied. Der Pedalkörper 24 ist drehbar an die Pedalwelle 22 um eine Wellenmittelachse A1 montiert. Der Pedalkörper 24 weist einen vorderen Stolleneingriffspart 31 auf, der integral mit dem Pedalkörper 24 ausgebildet ist. Ein hinterer Stolleneingriffspart 32 ist schwenkbar an den Pedalkörper 24 durch ein Schwenkstift 34 montiert. Der hintere Stolleneingriffspart 32 ist in eine Stolleneingriffsposition durch ein Paar von Torsionsfedern 36 vorgespannt. Die hinteren und vorderen Stolleneingriffsparts 31 und 32 sind lösbar mit einer Stolle (nicht dargestellt) in einer herkömmlichen Weise in Eingriff. Selbstverständlich wird es aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass andere Pedalkörper verwendet werden können, die Nicht-Stollentyp-Pedalkörper beinhalten, jedoch darauf nicht beschränkt sind. Folglich werden diese herkömmlichen Aspekte des Pedalkörpers 24 hierin nicht erläutert.
Hauptsächlich Bezug nehmend auf die 5 bis 10, ist die Pedalwelle 22 bevorzugt eine mehrstufige Welle aufweisend eine Vielzahl von gestuften Parts. Wie in 6 zu sehen ist, wird die Pedalwelle 22 in eine gestufte Bohrung 38 (lediglich teilweise dargestellt) des Pedalkörpers 24 aufgenommen. Typischerweise wird die Pedalwelle 22 an den Pedalkörper 24 auf eine herkömmliche Weise gesichert. Da diese Parts relativ herkömmliche Parts sind und die spezifische Konstruktion dieser Parts nicht kritisch für die vorliegende Ausführungsform ist, werden diese hierin nicht im Detail erläutert oder veranschaulicht. Eher werden lediglich solche Parts des Fahrradpedals 12a erläutert, die für das Verständnis der vorliegenden Ausführungsform notwendig sind.
Wie in den 3, 5 und 6 zu sehen ist, beinhaltet die Pedalwelle 22 einen Kurbelarmmontagepart 40, einen Pedalkörperstützpart 42 und einen Sensorstützpart 44. Der Kurbelarmmontagepart 40 ist ausgestaltet, um das Fahrradpedal 12a an den Kurbelarm 16 zu montieren. Der Kurbelarmmontagepart 40 weist ein Gewinde 40a auf, das in ein Gewindeloch, welches fest an dem Kurbelarm 16 gemacht ist, geschraubt wird. Der Pedalkörperstützpart 42 stützt drehbar den Pedalkörper 24. Spezifischer ist eine herkömmliche Lageranordnung (nicht dargestellt) zwischen dem Pedalkörperstützpart 42 der Pedalwelle 22 und dem Pedalkörper 24 bereitgestellt. Folglich ist der Pedalkörper 24 frei um die Wellenmittelachse A1 drehbar. Auf diese Weise ist die Pedalwelle 22 an den Kurbelarm 16 fest gekoppelt, während der Pedalkörper 24 drehbar an die Pedalwelle 22 an dem Pedalkörperstützpart 42 gekoppelt ist. Der Sensorstützpart 44 stützt die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 und die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4. Der Sensorstützpart 44 ist axial zwischen dem Kurbelarmmontagepart und dem Pedalkörperstützpart 42 angeordnet.
Wie in den 6 bis 8 zu sehen ist, beinhaltet die Pedalwelle 22 weiter eine erste Bohrung 22a, die sich axial zumindest durch den Kurbelarmmontagepart 40 erstreckt, und zumindest eine zweite Bohrung 22b, die sich aus einer Außenperipheriefläche der Pedalwelle 22 zu der ersten Bohrung 22a erstreckt. Die erste Bohrung 22a und die zumindest eine zweite Bohrung 22b sind angeordnet, derart, dass das Kommunikationskabel 29 durch die erste Bohrung 22a und die zumindest eine zweite Bohrung 22b läuft, derart, dass die elektrischen Leiter des Kommunikationskabels 22 an die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 und die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 verbunden sind.
In der veranschaulichten Ausführungsform erstreckt sich die erste Bohrung 22a von dem Ende der Pedalwelle 22 komplett durch beide den Kurbelarmmontagepart 40 und den Sensorstützpart 44. Auch in der veranschaulichten Ausführungsform, wie in den 6 und 7 zu sehen ist, beinhaltet die zumindest eine zweite Bohrung 22b eine Vielzahl von zweiten Bohrungen 22b. Insbesondere ist der Sensorstützpart 44 der Pedalwelle 22 mit vier von den zweiten Bohrungen 22b, welche umfänglich um die Außenperipheriefläche des Sensorstützparts 44 beabstandet sind, bereitgestellt. Die zweiten Bohrungen 22b sind in die Axialrichtung der Pedalwelle 22 gestreckt. Während eine entsprechende Verkabelungspassage durch die erste Bohrung 22a und die zweiten Bohrungen 22b bereitgestellt wird, wird es einem Fachmann auf dem Gebiet von Fahrrädern aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass die Verkabelungspassage der Pedalwelle 22 für das Kommunikationskabel 29 andere Ausgestaltungen, falls benötigt und/oder gewünscht, haben kann. Beispielsweise kann die Pedalwelle 22 ausgestaltet sein, derart, dass die erste Bohrung sich nicht in den Sensorstützpart 44 der Pedalwelle 22 erstreckt und/oder derart, dass weniger oder mehr von den zweiten Bohrungen 22b bereitgestellt sind.
Die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 sind jeweils an einer Außenperipheriefläche der Pedalwelle 22 angeordnet, um eine Pedalkraft, übertragen von dem Pedalkörper 24 auf die Pedalwelle 22, zu erfassen. Spezifischer sind die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 umfänglich voneinander um die Außenperipheriefläche des Sensorstützparts 44 hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet. Ähnlich sind die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 um die Außenperipheriefläche der Pedalwelle 22 angeordnet, um eine Pedalkraft, übertragen von dem Pedalkörper 24 auf die Pedalwelle 22, zu erfassen. Spezifischer sind die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 umfänglich voneinander um die Außenperipheriefläche des Sensorstützparts 44 hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet.
In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet die Außenperipheriefläche des Sensorstützparts 44 vier Sensorstützabschnitte 44a, welche durch die zweiten Bohrungen 22b getrennt sind. Die Sensorstützabschnitte 44a können flache Flächen oder gekrümmte Flächen sein. Die Kraftsensoren sind fest an die Sensorstützabschnitte 44a montiert. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 und die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 sind an zumindest einen von den Stützabschnitten 44a montiert. Insbesondere beinhalten die Sensorstützabschnitte 44a vier Stützabschnitte 44a, die unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beanstandet sind. Jeder von den Sensorstützabschnitten 44a ist fähig einen oder mehrere Kraftsensoren zu stützen, während vier von den Sensorstützabschnitten 44 veranschaulicht werden, wird es für einen Fachmann auf dem Gebiet von Fahrrädern aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass die Pedalwelle 22 ausgestaltet sein kann, um weniger oder mehr Sensorstützabschnitte falls benötigt und/oder gewünscht, abhängig von der Konfiguration und/oder Anordnung von den Kraftsensoren, beinhalten kann.
Bevorzugt, wie in 10 zu sehen ist, beinhaltet jeder von den ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensor SS1, SS2, SS3 und SS4 ein Paar von Querdehnungs-Messstreifen G1 und G2, die jeweils entweder Widerstands-Dehnungs-Messstreifen oder Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen sind. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 sind an die Sensorstützabschnitte 44a durch Verwendung von herkömmlichen Klebemitteln, die für Dehnungs-Messstreifen geeignet sind, fixiert. Die Querdehnungs-Messstreifen G1 und G2 sind nicht parallel zu der Wellenmittelachse A1 angeordnet. Die Querdehnungs-Messstreifen G1 und G2 sind auch schräg bzw. winkelmäßig hinsichtlich zueinander versetzt. Andererseits beinhaltet jeder von den ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 lediglich einen einzelnen Biegedehnungs-Messstreifen G3, der entweder ein Widerstands-Dehnungs-Messstreifen oder ein Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ist. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 sind an die Sensorstützabschnitte 44a durch Verwendung von herkömmlichen Klebemitteln, die für Dehnungs-Messstreifen geeignet sind, fixiert. Die Biegedehnungs-Messstreifen G3 sind parallel zu der Wellenmittelachse A1 angeordnet. Bevorzugt sind die Biegedehnungs-Messstreifen G3 der ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 derart angeordnet, dass diese die entsprechenden von den Querdehnungs-Messstreifen G1 und G2 der ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 jeweils überlappen bzw. überdecken.
Wie vorstehend erläutert, beinhaltet der Sensorstützpart 44 der Pedalwelle 22 vier von den Sensorstützabschnitten 44, die umfänglich unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet sind. Die Querdehnungs-Messstreifen G1 und G2 des ersten Querkraftsensors SS1 und der Biegedehnungs-Messstreifen G3 des ersten Biegekraftsensors BS1 sind an einem ersten von den Sensorstützabschnitten 44a montiert. Die Querdehnungs-Messstreifen G1 und G2 des zweiten Querkraftsensors SS2 und der Biegedehnungs-Messstreifen G3 des zweiten Biegekraftsensors BS2 sind an einem zweiten von den Stützabschnitten 44a, welcher umfänglich unter 90 Grad von dem ersten Stützabschnitt 44a beabstandet ist, montiert. Die Querdehnungs-Messstreifen G1 und G2 des dritten Querkraftsensors SS3 und der Biegedehnungs-Messstreifen G3 des dritten Biegekraftsensors BS3 sind an einem dritten von den Sensorstützabschnitten 44a, welcher umfänglich unter 90 Grad von dem zweiten der Stützabschnitte 44a beabstandet ist, montiert. Die Querdehnungs-Messstreifen G1 und G2 des vierten Querkraftsensors SS4 und der Biegedehnungs-Messstreifen G3 des vierten Biegekraftsensors BS4 sind an einem vierten von den Stützabschnitten 44a, welcher umfänglich unter 90 Grad von dem dritten der Stützabschnitte 44a beabstandet ist, montiert.
Wie in 10 zu sehen ist, weist der Dehnungs-Messstreifen G1 und G2 von jedem von den ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 eine Kommunikationsleitung (d. h. ein Paar von Kabeln L1) auf. Auch weist der Dehnungs-Messstreifen G3 von jedem von den ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 eine Kommunikationsleitung (d. h. ein Paar von Kabeln L2) auf. Die Kabel L1 und L2 der Kommunikationsleitung erstrecken sich durch die zumindest eine zweite Bohrung 22b und die erste Bohrung 22a. Die Kabel L1 und L2 der Kommunikationsleitung sind Signalleiter des Kommunikationskabels 29, um elektrische Signale von den Kraftsensoren SS1 bis BS4 an den Controller 28 zu leiten. Sobald die Kraftsensoren SS1 bis BS4 an den Sensorstützabschnitt 44 der Pedalwelle 22 mit den Kommunikationsleitungen des Kommunikationskabels 29, das sich durch die Bohrungen 22a und 22b erstreckt, installiert sind, können daraufhin die erste Bohrung 22a und/oder die zweiten Bohrungen 22b mit einem Kunststoffmaterial bzw. Harzmaterial oder ähnlichen Klebematerialien die dazu dienen, die Kommunikationsleitung in Position innerhalb der zweiten Bohrungen 22b zu halten, gefüllt werden.
Nun Bezug nehmend auf die 10 bis 13, werden die ersten und zweiten Konfigurationen der ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 hinsichtlich der ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 der ersten veranschaulichten Ausführungsform erläutert. Beide Anordnungen, die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 und die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 sind an den Controller 28 via dem Kommunikationskabel 29 gekoppelt. Das Kommunikationskabel 29 kann ein elektrischer Draht bzw. Kabel oder eine flexible Platine sein.
Die erste Konfiguration ist schematisch in 11 veranschaulicht. Die ersten und dritten Querkraftsensoren SS1 und SS3 sind ausgestaltet, um eine herkömmliche Wheatstone Brückenschaltung (nicht dargestellt) mit zwei Erfassungselementen auszubilden und um Daten für die Bezeichnung ε₁ in der vorstehenden Formel (1) bereitzustellen. Die zweiten und vierten Querkraftsensoren SS1 und SS4 sind auch ausgestaltet, um eine herkömmlich Wheatstone Brückenschaltung (nicht dargestellt) auszubilden und um Daten für die Bezeichnung ε₂ in der vorstehenden Formel (1) bereitzustellen. Die ersten und dritten Biegekraftsensoren BS1 und BS3 sind ausgestaltet, um eine herkömmliche Wheatstone Brückenschaltung (nicht dargestellt) mit zwei weiteren Erfassungselementen auf der Leiterplatine auszubilden und um Daten für die Bezeichnung ε₁ in der vorstehenden Formel (1) bereitzustellen. Die zweiten und vierten Biegekraftsensoren BS2 und BS4 sind ausgestaltet, um eine herkömmliche Wheatstone Brückenschaltung (nicht dargestellt) mit zwei weiteren Erfassungselementen auf der Leiterplatine auszubilden und um Daten für die Bezeichnung ε₄ in der vorstehenden Formel (1) bereitzustellen. Die resultierenden Spannungen von jeden den Wheatstone Brückenschaltungsausgängen werden an den Controller 28 als die Basis für den Wert der Querbelastung bzw. Scherbelastung bzw. Schubbelastung und der Biegebelastung auf das Fahrradpedal 12a bereitgestellt.
Eine Signalverstärkungsschaltung (nicht dargestellt) kann elektrisch an die Querkraftsensoren SS1 bis SS4 und die Biegekraftsensoren BS1 bis BS4, falls benötigt und/oder gewünscht, verbunden sein. Da Signalverstärkungsschaltungen bekannt sind, wird die Signalverstärkungsschaltung hierin nicht im Detail erläutert und/oder veranschaulicht. Lediglich im Fall, in der ersten Konfiguration, wird die Querbelastung auf der Pedalwelle 22 des Fahrradpedals 12a durch die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 gemessen. Die Biegebelastung auf der Pedalwelle 22 des Fahrradpedals 12a wird durch die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 gemessen.
Wie schematisch in 11 veranschaulicht, in der ersten Konfiguration, sind die ersten Querkraftsensoren SS1 und ersten Biegekraftsensoren BS1 auf dem gleichen Sensorstützabschnitt 44a montiert. Die zweiten Querkraftsensoren SS2 und die zweiten Biegekraftsensoren BS2 sind auf dem gleichen Sensorstützabschnitt 44a montiert. Die dritten Querkraftsensoren SS3 und die dritten Biegekraftsensoren BS3 sind auf dem gleichen Sensorstützabschnitt 44a montiert. Die vierten Querkraftsensoren SS4 und die vierten Biegekraftsensoren BS4 sind auf dem gleichen Sensorstützabschnitt 44a montiert. Bevorzugt sind die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 angeordnet, derart, dass diese die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 jeweils überdecken bzw. überlappen.
Folglich sind die ersten und dritten Querkraftsensoren SS1 und SS3 über Kreuz bzw. quer voneinander auf dem Sensorstützpart 44 montiert. Die dritten und vierten Querkraftsensoren SS3 und SS4 sind unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet. Folglich sind die zweiten und vierten Querkraftsensoren SS2 und SS4 über Kreuz bzw. quer voneinander auf dem Sensorstützpart 44 montiert. Auf diese Weise ist der erste Querkraftsensor SS1 umfänglich von dem zweiten Querkraftsensor SS2 auf dem Sensorstützpart 44 hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet. Ähnlich sind die dritten und vierten Querkraftsensoren SS3 und SS4 umfänglich von den ersten und zweiten Querkraftsensoren SS1 und SS2 auf dem Sensorstützpart 44 hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 sind unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 sind unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet.
Die ersten und dritten Querkraftsensoren SS1 und SS3 sind bevorzugt identisch zueinander, außer dass sie an Parallelen von den Sensorstützabschnitten 44a montiert sind. Ähnlich sind die zweiten und vierten Querkraftsensoren SS2 und SS4 bevorzugt identisch zueinander, außer dass sie an Parallelen von den Sensorstützabschnitten 44a montiert sind.
Auch bevorzugt, werden in der ersten Konfiguration jeder von den ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 aus der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt. Ähnlich, in der bevorzugten Ausführungsform, werden die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 aus der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt.
Nun Bezug nehmend auf die 12 und 13, eine zweite Konfiguration ist schematisch veranschaulicht zeigend acht Kraftsensoren, die an dem Sensorstützpart 44 in einem zweiten Muster/Vorlage von 12 montiert sind. Hier, wie in 13 dargestellt, hat jeder der Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 ein Paar von Querdehnungs-Messstreifen G1 und G2, die auch schräg bzw. winkelmäßig voneinander versetzt sind, während die Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 jeweils einen einzelnen Biegedehnungs-Messstreifen G3 aufweisen. Jedoch, hier, überdeckt bzw. überlappt der Biegedehnungs-Messstreifen G3 die Querdehnungs-Messstreifen G1 und G2 nicht. Folglich, hier, wie in 13 dargestellt, überlappen die Querkraftsensoren SS1, SS2, SS3 und SS4 die Biegekraftsensoren BS1, BS2, BS3 und BS4 nicht. Andererseits sind die Kraftsensoren SS1, SS2, SS3, SS4, BS1, BS2, BS3 und BS4 auf die gleiche Weise, wie vorstehend hinsichtlich der 11 erläutert, angeordnet.
Wie schematisch in 13 veranschaulicht, sind die ersten und dritten Querkraftsensoren SS1 und SS3 ausgestaltet, um eine herkömmliche Wheatstone Brückenschaltung (nicht dargestellt) mit zwei Erfassungselementen auf der Leiterplatine auszubilden, und um Daten für die Bezeichnung ε₁ in der vorstehenden Formel (1) bereitzustellen. Die zweiten und vierten Querkraftsensoren SS2 und SS4 sind ausgestaltet, um eine herkömmliche Wheatstone Brückenschaltung (nicht dargestellt) mit zwei weiteren Erfassungselementen auf der Leiterplatine auszubilden, und um Daten für die Bezeichnung ε₂ in der vorstehenden Formel (1) bereitzustellen. Die ersten und dritten Biegekraftsensoren BS1 und BS3 sind ausgestaltet, um eine herkömmliche Wheatstone Brückenschaltung (nicht dargestellt) mit drei weiteren Erfassungselementen auf der Leiterplatine auszubilden, und um Daten für die Bezeichnung ε₃ in der vorstehenden Formel (1) bereitzustellen. Die zweiten und vierten Biegekraftsensoren BS2 und BS4 sind ausgestaltet, um eine herkömmliche Wheatstone Brückenschaltung (nicht dargestellt) mit drei weiteren Erfassungselementen auf der Leiterplatine auszubilden, und um Daten für die Bezeichnung ε₄ in der vorstehenden Formel (1) bereitzustellen.
Bezug nehmend auf 14, eine dritte Konfiguration ist schematisch veranschaulicht, darstellend vier Kraftsensoren, die an dem Sensorstützpart 44 nach dem ersten Muster/Vorlage von 10 montiert sind. In anderen Worten, bei dieser dritten Konfiguration, werden die Kraftsensoren SS3, SS4, BS3 und BS4 weggelassen, jedoch andererseits die Kraftsensoren SS1, SS2, BS1 und BS2, wie in der ersten Ausführungsform erläutert, angeordnet. Folglich, hier, werden lediglich die Kraftsensoren SS1, SS2, BS1 und BS2 verwendet, um die Belastung, aufgebracht auf die Pedalwelle 22 durch die Pedalkraft aufgebracht auf den Pedalkörper 24 während des in die Pedale Tretens, zu erfassen. Die Kraftsensoren SS1, SS2, BS1 und BS2 übertragen die Quer- und Biegesignale an den Controller 28, welcher daraufhin die Pedalkraft, aufgebracht auf den Pedalkörper 24 während des in die Pedale Tretens, berechnet.
Die ersten und zweiten Querkraftsensoren SS1 und SS2 weisen jeweils ein Paar von Dehnungs-Messstreifen G1 und G2 auf, die auch schräg bzw. winkelmäßig hinsichtlich zueinander versetzt sind und nicht parallel zu der Wellenmittelachse A1, auf die gleiche Weise wie vorstehend erläutert, angeordnet sind. Die Biegedehnungs-Messstreifen G3 sind parallel zu der Wellenmittelachse A1, auf die gleiche Weise wie vorstehend erläutert, angeordnet. Insbesondere sind die ersten und zweiten Querkraftsensoren SS1 und SS2 unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet. Auch sind die ersten und zweiten Querkraftsensoren SS1 und SS2 schräg bzw. winkelmäßig von den ersten und zweiten Biegekraftsensoren BS1 und BS2 hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 versetzt. Die ersten und zweiten Biegekraftsensoren BS1 und BS2 sind unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet.
Auch bevorzugt, bei dieser dritten Konfiguration, sind jede von den ersten und zweiten Querkraftsensoren SS1 und SS2 von der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt. Ähnlich, bevorzugt, bei dieser dritten Konfiguration, werden die ersten und zweiten Biegekraftsensoren BS1 und BS2 aus der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt.
Bezug nehmend auf 15, eine vierte Konfiguration ist schematisch veranschaulicht, darstellend vier Kraftsensoren, die an dem Sensorstützpart 44 in einem dritten Muster/Vorlage montiert sind. Hier, bei dieser vierten Konfiguration, sind die Kraftsensoren SS3, SS4, BS3 und BS4 weggelassen und die ersten und zweiten Kraftsensoren SS1 und SS2 sind an unterschiedlichen Positionen von den ersten und zweiten Biegekraftsensoren BS1 und BS2 angeordnet. Folglich werden lediglich die Kraftsensoren SS1, SS2, BS1 und BS2 verwendet, um die Belastung, aufgebracht auf die Pedalwelle 22 durch die Pedalkraft, aufgebracht auf den Pedalkörper 24 während des in die Pedale Tretens, zu erfassen. Die Kraftsensoren SS1, SS2, BS1 und BS2 übertragen die Quer- und Biegesignale an den Controller 28, welcher daraufhin die Pedalkraft, aufgebracht auf den Pedalkörper 24 während des in die Pedale Tretens, berechnet.
Die ersten und zweiten Querkraftsensoren SS1 und SS2 weisen jeweils ein Paar von Dehnungs-Messstreifen G1 und G2, die auch schräg hinsichtlich zueinander versetzt sind und nicht parallel zu der Wellenmittelachse A1 auf die gleiche Weise wie vorstehend erläutert angeordnet sind. Die Biegedehnungs-Messstreifen G3 sind parallel zu der Wellenmittelachse A1 auf die gleiche Weise wie vorstehend erläutert angeordnet. Insbesondere ist der erste Querkraftsensor SS1 gegenüberliegend zu dem ersten Biegekraftsensor BS1 hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 angeordnet. Ähnlich ist der zweite Querkraftsensor SS2 gegenüberliegend zu dem zweiten Biegekraftsensor BS2 hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 angeordnet. Die ersten und zweiten Querkraftsensoren SS1 und SS2 sind unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet. Auch sind die ersten und zweiten Querkraftsensoren SS1 und SS2 schräg bzw. winkelmäßig von den ersten und zweiten Biegekraftsensoren BS1 und BS2 hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 versetzt. Die ersten und zweiten Biegekraftsensoren BS1 und BS2 sind unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 beabstandet. Auch ist der erste Querkraftsensor SS1 schräg bzw. winkelmäßig versetzt mit dem ersten Biegekraftsensor BS1 hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 ausgerichtet. Der zweite Querkraftsensor SS2 ist schräg bzw. winkelmäßig versetzt mit dem zweiten Biegekraftsensor BS2 hinsichtlich der Wellenmittelachse A1 ausgerichtet.
Auch werden bevorzugt, bei dieser vierten Konfiguration, jeder von den ersten und zweiten Querkraftsensoren SS1 und SS2 aus der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt. Ähnlich, bevorzugt, bei dieser vierten Konfiguration, werden die ersten und zweiten Biegekraftsensoren BS1 und BS2 aus der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt.
In all den Konfigurationen der Kraftsensoren wird es aus der Offenbarung ersichtlich, dass die verbleibende Struktur des Fahrradpedals 12a die gleiche ist, wie vorstehend hinsichtlich der 1 bis 9 erläutert.
Bezüglich des Verstehens des Umfangs der vorliegenden Erfindung sind die Begriffe „umfassend” und seine Ableitungen, wie diese hierin verwendet werden, als offene Begriffe zu verstehen, dieses Vorhandensein der genannten Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder Schritte spezifizieren, das Vorhandensein anderer nicht genannter Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder Schritte aber nicht ausschließen. Das vorstehend Genannte gilt auch für Wörter mit ähnlichen Bedeutungen, wie beispielsweise die Begriffe „aufweisen”, „mit” und deren Ableitungen. Ferner können die Begriffe „Part”, „Sektion”, „Abschnitt”, „Glied” oder „Element”, wenn in der Einzahl verwendet, die Pluralbedeutung eines einzelnen Teils oder einer Vielzahl von Teilen haben, sofern nicht anderweitig genannt.
Wie hierin verwendet, beziehen sich die folgenden richtungsweisenden Begriffe „Rahmen zugewandte Seite”, „nicht Rahmen zugewandte Seite”, „nach vorne”, „nach hinten”, „vorder”, „hinter”, „hoch”, „runter”, „überhalb”, „unterhalb”, „nach oben”, „nach unten”, „top”, „unten”, „seitlich”, „vertikal”, horizontal”, „senkrecht” und „quer” sowie jegliche andere ähnliche richtungsweisenden Begriffe auf solche Richtungen eines Fahrrads in einer aufrechten Fahrposition und mit dem Fahrradpedal ausgestattet. Dementsprechend sollten diese Richtungsbegriffe, wie diese hierin verwendet werden um das Fahrradpedal zu beschreiben hinsichtlich eines Fahrrads in einer aufrechten Fahrposition auf einer horizontalen Fläche interpretiert werden, das mit den Fahrradpedal ausgestattet ist. Die Begriffe „links” und „rechts” werden verwendet, um „rechts” zu bezeichnen, wenn die rechte Seite betrachtet von dem Hinteren des Fahrrades bezeichnet wird, und „links”, wenn die linke Seite betrachtet von dem Hinteren des Fahrrades bezeichnet wird.
Es soll auch verstanden werden, dass obwohl die Begriffe „erste” und „zweite”, wie hierin verwendet, um unterschiedliche Komponenten zu beschreiben, diese Komponenten nicht auf diese Begrifflichkeiten beschränkt sein sollten. Diese Begriffe werden lediglich dazu verwendet, eine Komponente von einer anderen zu unterscheiden. Folglich kann beispielsweise eine erste Komponente, wie vorstehend erläutert, als eine zweite Komponente bezeichnet werden und anders herum ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Begriff „befestigt” oder „befestigend”, wie hierin verwendet, umfasst Konfigurationen, in welchen ein Element direkt an ein anderes Element angeordnet ist, mittels Befestigung des Elements direkt an das andere Element; Konfigurationen, in welchen das Element indirekt an das andere Element via dem Zwischenglied angeordnet ist; und Konfigurationen, in welchen ein Element integral mit einem anderen Element ausgestattet ist, d. h. ein Element ist im Wesentlichen Part des anderen Elements. Dieses Konzept wird auch auf andere Wörter mit ähnlicher Bedeutung angewandt, beispielsweise „verbunden”, „zusammengefügt”, „gekoppelt”, „montiert”, „geklebt”, „fixiert und deren Ableitungen. Schließlich bedeuten die Ausmaßbegriffe, wie beispielsweise „im Wesentlichen”, „um” und „ungefähr”, wie hierin verwendet, einen vernünftigen Abweichungsbetrag des modifizierten Begriffs, sodass das Endresultat nicht signifikant verändert wird.
Während lediglich ausgewählte Ausführungsformen ausgewählt worden sind, um die vorliegende Erfindung zu beschreiben, wird es Fachleuten anhand dieser Offenbarung ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen hierin gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie dieser in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Beispielsweise können die Größe, Form, Örtlichkeit oder Ausrichtung der verschiedenen Komponenten geändert werden, wie gewünscht und/oder erforderlich, sofern nicht anderweitig genannt. Komponenten, welche direkt miteinander verbunden gezeigt sind, können zwischengeordnete Strukturen zwischen sich haben, solange die Veränderung nicht im Wesentlichen ihre beabsichtigte Funktion beeinflusst, sofern nicht anderweitig genannt. Die Funktionen von einem Element kann durch zwei ausgeführt werden und anders herum, sofern nicht anderweitig genannt. Die Strukturen und Funktionen einer Ausführungsform können für eine andere angepasst werden. Es ist nicht notwendig, dass alle Vorteile in einer Ausführungsform zugleich vorhanden sind. Jedes Merkmal, das unterschiedlich vom Stand der Technik ist, allein oder in Kombination mit anderen Merkmalen, soll als separate Beschreibung von weiteren Erfindungen der Anmelderin angesehen werden, einschließlich der Struktur und/oder funktionalen Konzepten, die durch eine solche Erfindung/durch solche Erfindungen verkörpert werden. Folglich sind die vorherigen Beschreibungen der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Illustration dargestellt und nicht zum Zwecke der Einschränkung der Erfindung, wie diese durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7516677 [0003]
US 8011242 [0003]
US 4327723 [0003]

Claims

Fahrradpedal umfassend: eine Pedalwelle beinhaltend einen Kurbelarmmontagepart; einen Pedalkörper, welcher drehbar an der Pedalwelle um eine Wellenmittelachse montiert ist; einen ersten Querkraftsensor, welcher relativ zu der Pedalwelle angeordnet ist, um eine erste Querkomponente einer Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen; einen zweiten Querkraftsensor, welcher relativ zu der Pedalwelle angeordnet ist, um eine zweite Querkomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen; einen ersten Biegekraftsensor, welcher relativ zu der Pedalwelle angeordnet ist, um eine erste Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen; und einen zweiten Biegekraftsensor, welcher relativ zu der Pedalwelle angeordnet ist, um eine zweite Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen.
Fahrradpedal nach Anspruch 1, bei welchem die Pedalwelle weiter einen Pedalkörperstützpart und einen Sensorstützpart beinhaltet, wobei der Pedalkörperstützpart drehbar den Pedalkörper stützt, und wobei der Sensorstützpart die ersten und zweiten Querkraftsensoren und die ersten und zweiten Biegekraftsensoren stützt, und der Sensorstützpart axial zwischen dem Kurbelarmmontagepart und dem Pedalkörperstützpart angeordnet ist.
Fahrradpedal nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend einen dritten Querkraftsensor, welcher relativ zu der Pedalwelle angeordnet ist, um eine dritte Querkomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen; einen vierten Querkraftsensor, welcher relativ zu der Pedalwelle angeordnet ist, um eine vierte Querkomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen; einen dritten Biegekraftsensor, welcher relativ zu der Pedalwelle angeordnet ist, um eine dritte Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen; und einen vierten Biegekraftsensor, welcher relativ zu der Pedalwelle angeordnet ist, um eine vierte Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die ersten und zweiten Querkraftsensoren insbesondere die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren an einer Außenperipheriefläche der Pedalwelle angeordnet sind und/oder die ersten und zweiten Biegekraftsensoren, insbesondere die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren, an einer Außenperipheriefläche der Pedalwelle angeordnet sind.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der erste und zweite Querkraftsensor, insbesondere die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren, umfänglich von einander um die Außenperipheriefläche hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sind und/oder die ersten und zweiten Biegekraftsensoren, insbesondere die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren, umfänglich voneinander um die Außenperipheriefläche hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sind.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die ersten und zweiten Querkraftsensoren, insbesondere die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren, aus der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt sind/werden und/oder die ersten und zweiten Biegekraftsensoren, insbesondere die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren, aus der Gruppe bestehend aus Widerstands-Dehnungs-Messstreifen und Halbleiter-Dehnungs-Messstreifen ausgewählt sind/werden.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die ersten und zweiten Querkraftsensoren, insbesondere die ersten, zweiten, dritten und vierten Querkraftsensoren, unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sind und/oder die ersten und zweiten Biegekraftsensoren, insbesondere die ersten, zweiten, dritten und vierten Biegekraftsensoren unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sind.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei welchem zumindest einer, insbesondere entsprechende, von den ersten Querkraftsensoren schräg mit zumindest einem, insbesondere entsprechende, von den Biegekraftsensoren hinsichtlich der Wellenmittelachse ausgerichtet ist/sind.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem die Pedalwelle weiter beinhaltet eine erste Bohrung, welche sich axial zumindest durch den Kurbelarmmontagepart erstreckt und zumindest eine zweite Bohrung, welche sich aus der Außenperipheriefläche der Pedalwelle zu der ersten Bohrung erstreckt, und jeder von den ersten und zweiten Querkraftsensoren und den ersten und zweiten Biegekraftsensoren eine Kommunikationsleitung aufweist, welche sich durch die zumindest eine zweite Bohrung und die erste Bohrung erstreckt, insbesondere beinhaltet die zumindest eine zweite Bohrung eine Vielzahl von zweiten Bohrungen.
Fahrradpedal nach Anspruch 1, 2 oder 9 bei welchem die ersten und zweiten Querkraftsensoren unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sind und die ersten und zweiten Biegekraftsensoren unter 90 Grad hinsichtlich der Wellenmittelachse beabstandet sind.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 1, 2, 9 und 10, bei welchem die ersten und zweiten Querkraftsensoren schräg von den ersten und zweiten Biegekraftsensoren hinsichtlich der Wellenmittelachse versetzt sind.
Fahrradpedal nach Anspruch 11, bei welchem der erste Querkraftsensor gegenüberliegend zu dem ersten Biegekraftsensor hinsichtlich der Wellenmittelachse angeordnet ist und der zweite Querkraftsensor gegenüberliegend zu dem zweiten Biegekraftsensor hinsichtlich der Wellenmittelachse angeordnet ist.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiter umfassend einen Neigungssensor, welcher an einem von dem Pedalkörper und der Pedalwelle befestigt ist/wird.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 1 bis 13, weiter umfassend einen Controller, welcher ausgestaltet ist, um abnehmbar an den Kurbelarm fixiert zu werden/sein und welcher in Kommunikation mit zumindest einem, insbesondere den Querkraftsensoren, und/oder zumindest einem, insbesondere den Biegekraftsensoren, steht.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem der Controller programmiert ist, um eine Pedalbewegungsleistung während eines Pedalumlaufs aufgrund Daten, die von zumindest einem, insbesondere den Querkraftsensoren, und/oder zumindest einem, insbesondere den Biegekraftsensoren, aufgenommen wurden, zu berechnen.
Fahrradpedal nach Anspruch 14 oder 15, weiter umfassend einen Kadenzsensor, welcher sich in Kommunikation mit dem Controller befindet.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 1 bis 16, weiter umfassend einen Drahtlos-Übertrager, welcher elektrisch an zumindest einen, insbesondere den Querkraftsensoren, und/oder an zumindest einen, insbesondere den Biegekraftsensoren, verbunden ist/wird.
Fahrradpedalwelle umfassend: einen Kurbelarmmontagepart; einen Pedalkörperstützpart, welcher ausgestaltet ist, um drehbar einen Pedalkörper um eine Wellenmittelachse zu stützen; und einen Sensorstützpart beinhaltend einen ersten Querkraftsensor, welcher angeordnet ist, um eine erste Querkomponente einer Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen; einen zweiten Querkraftsensor, welcher angeordnet ist, um eine zweite Querkomponente einer Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen; einen ersten Biegekraftsensor, welcher angeordnet ist, um eine erste Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen; und einen zweiten Biegekraftsensor, welcher angeordnet ist, um eine zweite Biegekomponente der Pedalkraft hinsichtlich der Wellenmittelachse zu erfassen.