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INANSPRUCHNAHME DER PRIORITÄT
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 15. Mai 2017 eingereichten
italienischen Patentanmeldung Nr. 102017000052407 , deren Inhalt hier durch Verweis aufgenommen wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches System und ein Gerät zur Bestimmung der Kraft/Leistung, die ein Radfahrer auf ein Fahrradpedal ausübt.
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Wie bekannt, gibt es viele Arten von elektronischen Messgeräten zur Messung der Kraft, die ein Radfahrer auf ein Fahrrad ausübt.
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Ein elektronisches Messgerät, wie oben erwähnt, ist beispielsweise in der italienischen Patentanmeldung Nr. TV2015A000010 des Anmelders beschrieben und umfasst ein ringförmiges Gehäuse, das fest auf der Pedalachse montiert ist, das die Tretkurbel mit dem Pedalkörper verbindet. Im Inneren des Gehäuses ist Folgendes angeordnet: Verformungssensoren zur Bereitstellung von elektrischen Messsignalen, die die Verformung angeben, die durch die Kraft verursacht wird, die vom Radfahrer auf die Pedalachse ausgeübt wird, und eine elektronische Schaltung, die die Kraft auf der Grundlage dieser elektrischen Messsignale bestimmt. Die Verformungssensoren sind auf der Pedalachse befestigt, während die Elektronik aus einer scheibenförmigen Leiterplatte (PCB) besteht, die auf der Pedalachse montiert ist und auf der sich Kontaktflächen befinden, die die Anschlussklemmen der Leiterplatte definieren und jeweils über entsprechende elektrische Kabel / Drähte mit den Verformungssensoren verbunden sind.
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Obwohl das oben beschriebene elektronische Messgerät effizient und innovativ ist, hat der Anmelder festgestellt, dass die Verbindungspunkte der Anschlüsse der elektrischen Drähte, die in der Regel durch Löten an den Anschlusspads der Leiterplatte und der Verformungssensoren hergestellt werden, einer Unterbrechung / Trennung unterliegen. Insbesondere ist das Pedal dem Risiko einer Beschädigung besonders ausgesetzt in den Phasen des Zusammenbaus im Werk vor der Harzbeschichtung, durch den Bruch der Kabel und das Ablösen der Kabel von den Schweißpads.
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Außerdem ist während der Montage das Verlöten der Anschlussklemmen der Drähte an die zuvor genannten Pads ein relativ langwieriger Vorgang, der sich auf die Kosten auswirkt und dem Risiko von Fehler bei der Herstellung der Verbindungen durch den Monteur ausgesetzt ist.
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Der Anmelder hat daher eine eingehende Studie durchgeführt, um eine Lösung zur Verbesserung zu finden, die einerseits alle Vorteile des in der
italienischen Patentanmeldung Nr. TV2015A000010 beschriebenen Gerätes beibehält und die andererseits die oben beschriebenen technischen Probleme überwindet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lösung anzubieten, die es ermöglicht, zumindest die oben genannten Ziele zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, da sie sich auf ein elektronisches Gerät zur Bestimmung mindestens einer ersten Größe bezieht, die die Kraft und/oder Leistung angibt, die ein Radfahrer auf ein Pedal eines Fahrrads ausübt, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
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Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die ein Beispiel für eine nicht erschöpfende Ausführung veranschaulichen, in denen:
- - schematisch ein Fahrrad zeigt, das mit einem Messsystem ausgestattet ist, das ein erfindungsgemäßes elektronisches Gerät zur Bestimmung einer ersten indikativen Größe der Kraft und/oder Leistung umfasst, die ein Radfahrer auf ein Pedal ausübt;
- - eine vergrößerte perspektivische Ansicht von oben der Tretkurbel, der Pedalachse, des Pedalkörpers und des Geräts nach zeigt;
- - eine frontale, vergrößerte perspektivische Ansicht der Tretkurbel, der Pedalachse, des Pedalkörpers und des Apparats nach zeigt;
- - eine perspektivische Ansicht der Tretkurbel, der Pedalachse, des Pedalkörpers und des Geräts aus vor der Endmontage zeigt;
- - eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Gerät zeigt, das in einer Pedalachse montiert ist;
- - ein I-I-Schnitt durch das in gezeigte Gerät und die Pedalachse ist;
- - eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Gerätes ist;
- - eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer rohrförmigen Geräte-Messkarte zeigt, die auf der Pedalachse angebracht ist;
- - eine vergrößerte perspektivische Ansicht der rohrförmigen Messkarte nach zeigt;
- - eine schematische Draufsicht auf die planare Auffaltung der rohrförmigen Messkarte nach in einer offenen Konfiguration zeigt;
- - eine teilweise explodierte perspektivische Darstellung einiger Komponenten des erfindungsgemäßen Gerätes zeigt;
- - ein Querschnitt des erfindungsgemäßen Gerätes darstellt, bei dem Teile zur besseren Übersichtlichkeit entfernt wurden;
- - eine teilweise explodierte perspektivische Darstellung einiger Komponenten des erfindungsgemäßen Gerätes zeigt;
- - eine schematische Seitenansicht der rohrförmigen Versorgungskarte und der Zellen des erfindungsgemäßen Gerätes zeigt;
- - eine schematische Aufsicht des offenen, flexiblen Rechteckstreifens zeigt, der die rohrförmige Versorgungskarte und Zellen des erfindungsgemäßen Gerätes bildet;
- - Die und entsprechend viele perspektivische Ansichten des Gerätes und eines elektrischen Micro-USB-Adapters zeigen;
- - Die und entsprechend unterschiedliche vertikale Schnitte durch den elektrischen Micro-USB-Adapter zeigen, während
- - eine teilweise explodierte perspektivische Darstellung einiger Komponenten des erfindungsgemäßen Gerätes zeigt.
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Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen detailliert beschrieben, damit sie von einem Fachmann durchgeführt und genutzt werden kann: Verschiedene mögliche Änderungen an den beschriebenen Ausführungsformen werden dem Fachmann sofort ersichtlich sein und die beschriebenen generischen Prinzipien können in anderen Ausführungsformen und Anwendungsgebieten angewendet werden, ohne über den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, hinauszugehen. Die vorliegende Neuerung ist daher nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern sollte nach den hier beschriebenen und beanspruchten Prinzipien und Merkmalen einen möglichst großen Schutzbereich erhalten.
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Mit Bezug auf wird mit der Zahl 1 die Gesamtheit eines Messsystems bezeichnet, das einem Fahrrad 2 zugeordnet ist und so konfiguriert ist, dass es während des Gebrauchs und der Bewegung desselben mindestens eine erste Größe bestimmt / misst, die die vom Radfahrer auf ein oder beide Pedale desselben Fahrrads 2 erteilte / ausgeübte Kraft und/oder Leistung angibt.
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Mit Bezug auf die , und umfasst jedes Pedal des Fahrrads 2 eine Pedalachse 4, die mit ihrem ersten Gewindeende mit einer entsprechenden Tretkurbel 3 des Fahrrads 2 ohne Ausrichtbeschränkungen gekoppelt ist, und die sich von diesem ausgehend entlang einer Längsachse A orthogonal zur Längsachse der Tretkurbel 3 auskragend erstreckt, und einen Pedalkörper 5, der mit dem anderen Gewindeende der Pedalachse 4 so gekoppelt ist, dass er sich frei um die A-Achse dreht und im Gebrauch die Stützkonstruktion des Fußes des Radfahrers bilden kann.
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Das Messsystem 1 umfasst mindestens ein elektronisches Gerät 6, das auf einer entsprechenden Pedalachse 4 so angebracht ist, dass es sich zwischen Tretkurbel 3 und Pedalkörper 5 vollständig außerhalb der Pedalachse 4 befindet ( und ) und so konfiguriert ist, dass es mindestens die genannte erste Größe erfasst, misst und bestimmt. Es versteht sich, dass das elektronische Gerät auch sekundäre Größen bestimmen kann, die mit der Pedalbewegung verbunden sind, wie z. B. deren Winkelgeschwindigkeit / Trittfrequenz und dergleichen.
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Gemäß dem in
gezeigten Beispiel kann das Messsystem
1 ferner eine elektronische Kommunikations- und Benutzerschnittstellen-Vorrichtung
7 enthalten, beispielsweise einen Fahrradcomputer, der dazu konfiguriert ist, vom elektronischen Gerät
6 mindestens die oben genannte erste Größe und vorzugsweise auch die Sekundärgrößen, vorzugsweise in Form von Daten, zu empfangen, und der diese Größen verarbeitet, um eine Reihe von nützlichen Informationen für den Radfahrer zu ermitteln und bereitzustellen. Anders ausgedrückt wird das elektronische Gerät
6 an einer Pedalachse
4 für Fahrräder angebracht und so konfiguriert, dass es die Kraft / Leistung, die der Radfahrer beim Treten auf das Pedal ausübt, misst und verarbeitet und dann per Funk an die Kommunikations- und Benutzerschnittstellen-Vorrichtung 7 sendet, die sie verarbeitet und die verarbeiteten Informationen / Werte auf Anfrage des Radfahrers anzeigt. Die Informationen / Werte, die die elektronische Kommunikations- und Benutzerschnittstellen-Vorrichtung
7 auf der Grundlage der ersten und vorzugsweise der zweiten Größe verarbeiten / bestimmen / anzeigen kann, können Folgendes umfassen: die Leistung und/oder das Drehmoment und/oder die Kraft, die der Fahrer auf ein Pedal ausübt, die radiale Komponente der Kraft, die tangentiale Komponente der Kraft, die Stellung, die der Fahrer einnehmen muss, um die maximale Kraft zu entwickeln, die Differenz der Leistung / Kraft, die auf die beiden Pedale ausgeübt wird, die Leistung, die an der maximalen Schubspitze und am entgegengesetzten Kontrapositions-Punkt (Italienisch: punto di contrapposizione) ausgeübt wird, die während einer Fahrt aufgezeichneten Leistungskurven, wobei die Kurven den Verlauf der Kraft darstellen, die während einer vollständigen Umdrehung auf ein Pedal ausgeübt wird, in Abhängigkeit der Winkelposition der Tretkurbel
3. Die Kommunikations- und Benutzerschnittstellen-Vorrichtung 7 kann Folgendes umfassen: beispielsweise einen Fahrrad-Computer, der ordnungsgemäß mit dem Lenker (bike computer) und/oder mit einem tragbaren Benutzer-Kommunikationsgerät verbunden ist, ein intelligentes Multimedia-Telefon wie z. B. ein Smartphone oder irgendein ähnliches elektronisches Gerät, das in der Lage ist, die oben genannten Größen zu verarbeiten und eine vorzugsweise bidirektionale Signal-/Datenkommunikation mit dem elektronischen Gerät 6 durchzuführen. Es versteht sich, dass die Berechnungs- und Benutzerschnittstellen-Vorrichtung 7 zweckmäßig gemäß der Beschreibung in der
italienischen Patentanmeldung Nr. TV2015A000010 , deren Inhalt hier durch Verweis aufgenommen werden soll, realisiert werden kann.
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Mit Bezug auf die - umfasst das elektronische Gerät 6 zum Schutz ein äußeres ringförmiges Gehäuse 11, das auf der Pedalachse 4 so montiert ist, dass es sie vollständig umgibt, wobei es vollständig außerhalb derselben bleibt, und das im Raum der Pedalachse 4 zwischen der Tretkurbel 3 und dem Pedalkörper 5 angeordnet ist. Das ringförmige Gehäuse 11 enthält in seinem Inneren: eine Sensorschaltung 8, die dazu geeignet ist, elektrische Signale zu liefern, die eine Änderung des Widerstands / Impedanz durch die Verformung / Biegung der Pedalachse 4 während des Tretens angeben, eine elektronische Schaltung 9, die die Signale verarbeitet, um die auf das Pedal ausgeübte Leistung / Kraft zu bestimmen, und eine Stromversorgungsschaltung 10, die das elektronische Gerät 6 versorgt.
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Gemäß einer in den
,
und
gezeigten bevorzugten Ausführungsform kann die elektronische Schaltung
9 eine elektronische Platine
9a aus hartem Material mit scheibenförmiger Form enthalten, die in der Mitte ein Durchgangsloch 9b aufweist, die mit der Pedalachse
4 in Eingriff steht und auf einer Ebene liegt, die etwa senkrecht zur A-Achse steht. Die elektronische Platine
9a ist mit einer Anzahl von Anschlüssen
48 ausgestattet, die mit der Sensorschaltung
11 verbunden sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform, die in
gezeigt wird, können die Anschlüsse
48 zweckmäßig auf der Fläche
9c der elektronischen Platine
9a angeordnet werden, die der Tretkurbel
3 zugewandt ist. Vorzugsweise sind die Anschlüsse
48 zweckmäßig in der elektronischen Platine
9a am Rand des Durchgangslochs
9b angeordnet. Mit Bezug auf das in
gezeigte Beispiel kann die elektronische Platine
9a eine oder mehrere gedruckte Schaltungen umfassen, die elektronische Komponenten einer elektronischen Verarbeitungsstufe 9d und/oder einer Speicherstufe
9e und/oder einer vorzugsweise per Funk betriebenen Kommunikationsstufe
9f und/oder einer Inertialstufe
9g, die zweckmäßig einen oder mehrere Beschleunigungsmesser und/oder Gyroskope enthält. Die elektronische Verarbeitungsstufe
9d kann z.B. mit einem Mikroprozessor ausgestattet werden, der an die Anschlüsse
48 angeschlossen wird, um die von der Sensorschaltung 8 gelieferten elektrischen Signale zu empfangen. Die elektronische Verarbeitungsstufe 9d, die Speicherstufe
9e und die Kommunikationsstufe
9f können beispielsweise so konfiguriert werden, dass sie funktionieren, wie in der
italienischen Patentanmeldung Nr. TV2015A000010 beschrieben, deren Inhalt hier durch Verweis aufgenommen werden soll.
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Mit Bezug auf die , - umfasst die Sensorschaltung 11 eine Vielzahl von Verformungssensoren, die fest am äußeren Oberflächenabschnitt 4b der Pedalachse 4 zwischen der Tretkurbel 3 und dem Pedalkörper 5 befestigt sind. Die Verformungssensoren sind dazu geeignet, die Verformungen / Biegungen zu erfassen / bestimmen, denen die Pedalachse 4 ausgesetzt ist, vorzugsweise während des in die Pedale Tretens, und sind elektrisch mit der elektronischen Schaltung 9 verbunden, um diese mit elektrischen Signalen (Spannung / Strom) zu versorgen, die, auf der Grundlage dieser Verformung oder Biegung, auf die Variation eines elektrischen Parameters, z. B. eines Widerstands oder einer Impedanz, hinweisen.
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Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in den Bildern 8 und 9 veranschaulicht wird, kann die Sensorschaltung 8 zweckmäßig vier Paar Dehnungsmesser 40 enthalten, die auf dem vorzugsweise zylindrischen Außenflächenabschnitt 4b der Pedalachse 4 in Positionen, die vorzugsweise winkelgleich um die Längsachse A der Pedalachse 4 angeordnet sind.
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Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels können die Dehnungsmessstreifen 40 zweckmäßig entweder Widerstands- oder Impedanz-Dehnungsmessstreifen sein. Jeder Dehnungsmessstreifen 40 ist fest auf dem äußeren Oberflächenabschnitt 4b der Pedalachse 4 befestigt, vorzugsweise durch Kleben, in einer Position, die in Längsrichtung ausgerichtet und von der Trägerfolie des anderen Dehnungsmessstreifens 40 des gleichen Paares beabstandet ist. In dem in gezeigten Beispiel kann die Trägerfolie jedes Dehnungsmessstreifens 40 ein Dehnungsmessstreifen-Gitter oder eine Schaltung 41 und mindestens zwei elektrische Pads 42 tragen. Die elektrischen Pads 42 können vorzugsweise auf der gleichen Seite der Trägerfolie angeordnet und mit Abstand zueinander angeordnet werden, was nachfolgend, zur besseren Übersichtlichkeit, als Anschlussseite 41a bezeichnet wird. Die Anschlussseiten 41a der beiden Trägerfolien jedes Dehnungsmessstreifen-Paares 40 sind auf der Pedalachse 4 so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind und auf ihren jeweiligen Ebenen etwa orthogonal zur A-Achse liegen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in den , und dargestellt ist, ist das elektronische Gerät 6 zusätzlich mit einer rohrförmigen flexiblen Messkarte 43 ausgestattet, die auf die Pedalachse 4 im Raum zwischen den vier Dehnungsmessstreifen-Paaren 40 aufgesetzt / gesteckt wird und dazu strukturiert ist, die vier Dehnungsmessstreifen-Paare 40 elektrisch mit der scheibenförmigen Elektronikplatine 9a zu verbinden.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform, die in den und dargestellt ist, besteht die rohrförmige Messkarte 43 aus einem dünnen, rechteckigen, flexiblen Trägerstreifen aus einem isolierenden Kunststoffmaterial, der um die A-Achse gewickelt ist, sodass der Oberflächenabschnitt 4b der Pedalachse 4 im Bereich zwischen den Anschlussseiten 41a der Dehnungsmessstreifen 40 stabil abzudecken. Die Innenseite des Trägerstreifens 44 kann zweckmäßig klebend sein, sodass sie fest auf dem Oberflächenabschnitt 4b der Pedalachse 4 befestigt ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform, die in gezeigt wird, wird die rohrförmige Messkarte 43 so auf die Pedalachse 4 aufgebracht, dass sie die dieselbe aufgesteckt wird, sodass ihre beiden gegenüberliegenden Hauptseiten mit den acht Anschlussseiten 41a der vier Dehnungsmessstreifen-Paare 40 etwa im Anschlag / in Kontakt stehen. Der Trägerstreifen 44, der die rohrförmige Messkarte 43 bildet, kann zweckmäßig so bemessen werden, dass er eine Länge hat, die ungefähr der Länge des Außenumfangs des zylindrischen Oberflächenabschnitts 4b der Pedalachse 4 entspricht, die von derselben umwickelt ist, während die Breite des Trägerstreifens 44 zweckmäßig in etwa dem Längsabstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Anschlussseiten 41a jedes Dehnungsmessstreifen-Paares 40 entspricht.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform, die beispielhaft in den und dargestellt wird, kann der Trägerstreifen 44, der die rohrförmige Messkarte 43 bildet, Anschlusspads 45 aus elektrisch leitfähigem Material umfassen, die jeweils an einer entsprechenden Seitenkante 44a in unmittelbarer Nähe und annähernd längsgerichtet mit einem entsprechenden Anschlusspad 42 eines daneben angeordneten Dehnungsmessstreifens 40 angeordnet sind (Bild 9). Auf der röhrenförmigen Messkarte 43 können entlang jeder Seitenkante vier Paare an Pads 45 winkelgleich um die A-Achse angeordnet sein, wobei die beiden Pads 45 jedes Paares unmittelbar neben den jeweiligen Pads 42 eines entsprechenden Dehnungsmessstreifens 40 angeordnet sind.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform, die in den und dargestellt wird, sind die benachbarten Pads 45 und 42 jeweils durch dünne elektrische Leitungen 46 elektrisch miteinander verbunden.
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Der Anmelder hat festgestellt, dass die Verwendung der röhrenförmigen Messkarte 43 mit Pads 42, die zu den Pads 45 benachbart sind, nicht nur das Fehlerrisiko bei der Verkabelung verringert, sondern auch die Beanspruchungen der Lötstellen bzw. Schweißpunkte mildert.
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Selbstverständlich beschränkt sich die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Verwendung der rohrförmigen Messkarte 43 auf getrennt und unabhängig von den vier Dehnungsmessstreifen-Paaren 40, sondern die rohrförmige Messkarte 43 kann nach einer anderen (nicht abgebildeten) Ausführungsform die vier zweckmäßig positionierten Dehnungsmessstreifen-Paare 40 auch umfassen und dauerhaft so tragen, dass beim Aufstecken der rohrförmigen Messkarte 43 auf die Pedalachse 4 jedes Dehnungsmessstreifen-Paar 40 dem anderen Paar diametral gegenüberliegt. In diesem Fall können die Pads 42 und 45 durch eine elektrische Leiterbahn für den direkten Anschluss ersetzt werden, die direkt auf der rohrförmigen Messkarte 43 hergestellt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in den und - dargestellt wird, kann die rohrförmige Messkarte 43 auch eine seitliche Verlängerung 44b von annähernd rechteckiger Form umfassen, die sich von einem ihrer seitlichen Ränder, vorzugsweise vom Mittelteil der Hauptseite 44a des Trägerstreifens 44, entlang der Achse A der Pedalachse 4 auskragend erstreckt und am freien Ende, das vorzugsweise in Bezug auf ihren Zwischenabschnitt verbreitert ist, eine Reihe von Pads 47 aus elektrisch leitendem Material aufweist, die mit den jeweiligen Anschlüssen 48 der scheibenförmigen Elektronikplatine 9a verbunden sind ( ).
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Der Trägerstreifen 44, der die rohrförmige Messkarte 43 bildet, trägt außerdem eine Reihe von (nicht dargestellten) Schaltungsverzweigungen, die über die sechzehn Pads 42 und 45 mit den vier Dehnungsmessstreifen-Paaren 40 verbunden sind, um mit den Dehnungsmessstreifen 40 selbst mindestens zwei (nicht dargestellte) Wheatstone-Brückenschaltungen zu bilden. Die Schaltungsverzweigungen sind weiterhin derart strukturiert, dass sie zwei Anschlüsse / Knoten jeder Wheatstone-Brückenschaltung mit den jeweiligen Pads 47 verbinden. Die Schaltungsverzweigungen sind ferner derart strukturiert, dass jede Wheatstone-Brückenschaltung die beiden Dehnungsmessstreifen-Paare 40 enthält, die auf der Pedalachse 4 in diametral gegenüberliegenden Positionen angeordnet sind.
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Die Verwendung der vier diametral gegenüberliegenden Dehnungsmessstreifenpaare und die daraus resultierende doppelte Wheatstone-Brückenkonfiguration ermöglicht es auf vorteilhafte Weise, die Winkelposition von Gerät 6 gegenüber den Pedalachse 4 zu entkoppeln bzw. zu befreien. Dies vereinfacht und beschleunigt die Montage von Gerät 6 auf der Pedalachse 4, da die Notwendigkeit, das Gerät mit der Pedalachse 4 selbst auszurichten, entfällt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in den und dargestellt wird, erstreckt sich die Seitenverlängerung 44b von einer Hauptseite 44a der rohrförmigen Messkarte 43 in Richtung Tretkurbel 3. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach kann dagegen das Ende der Seitenverlängerung 44b zweckmäßig in Bezug auf das Zwischenstück gebogen werden, sodass es vorzugsweise in einer Ebene liegt, die zu diesem senkrecht steht, und kann auf der Oberfläche 9c der Elektronikplatine 9b in Übereinstimmung mit den Anschlüssen 48 platziert werden. Vorzugsweise erstreckt sich das Zwischenstück der Seitenverlängerung 44b so, dass es durch das Durchgangsloch 9b führt, während sein gebogenes Ende aus diesem herausragt und auf der Oberfläche 9c der Elektronikplatine 9b aufliegt, die der ersten Seitenwand des Ringgehäuses 11 zugewandt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform, die in den - und dargestellt wird, umfasst der Stromversorgungskreis 10 eine flexible rohrförmige Stromversorgungskarte 20, die geeignet ist, um auf die Pedalachse 4 angebracht / gesteckt zu werden, sodass sie die rohrförmige Messkarte 43 und die Dehnungsmessstreifen 40 umgibt. Der Stromversorgungskreis 10 umfasst ferner eine Reihe von Batterien mit einer oder mehreren Zellen 21, die vorzugsweise wiederaufladbar sind und fest mit der rohrförmigen Stromversorgungskarte 20 verbunden sind, sodass sie die rohrförmige Messkarte 43 und die Dehnungsmessstreifen 40 umgeben ( ).
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Gemäß einer Ausführungsform, die in den und dargestellt wird, kann die Stromversorgungsrohrkarte 20 durch einen flexiblen, rechteckigen Streifen aus isolierendem Material gebildet werden, der um die A-Achse gewickelt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in den , und dargestellt wird, kann eine Zelle 21 auf einer inneren Fläche 20a der Stromversorgungsrohrkarte 20 befestigt werden, die der rohrförmigen Messkarte 43 und den darunter liegenden Dehnungsmessstreifen 40 zugewandt ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform können zwei Zellen 21 (Batterien) auf einer Außenfläche 20b der rohrförmigen Stromversorgungskarte 20 befestigt werden, die der Fläche 20a gegenüberliegt. Die drei Zellen 21 (Batterien) können auf der Stromversorgungskarte 20 vorzugsweise in winkeläquidistanten Positionen um die A-Achse so angeordnet werden, dass sie etwa 120° voneinander entfernt sind ( ). Die beiden externen Anschlüsse jeder Batterie / Zelle 21 können über entsprechende flexible, vorzugsweise U-förmig gebogene Anschlussfahnen 51a mit den jeweiligen Anschlussabschnitten 51 aus elektrisch leitfähigem Material in der rohrförmigen Stromversorgungskarte 20 elektrisch verbunden werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in den und dargestellt wird, kann der flexible rechteckige Streifen, der die rohrförmige Stromversorgungskarte 20 bildet, ferner mit einem seitlichen Anhang 20d versehen werden, der sich auskragend von einer der Hauptseiten des Streifens selbst in einer Richtung parallel zur A-Achse erstreckt. Der Endteil des seitlichen Anhangs 20d beherbergt eine Reihe von Pads 52 aus elektrisch leitfähigem Material, die über einen (nicht dargestellten) Stromkreis mit den Batterien / Zellen 21 verbunden sind, der in der rohrförmigen Stromversorgungskarte 20 selbst vorliegt. Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform, die in dargestellt wird, wird die rohrförmige Stromversorgungskarte 20 derart angeordnet, dass eine Seitenkante in gegen einen ringförmigen Oberflächenabschnitt der Elektronikplatte 9a anschlägt / anliegt vorzugsweise an deren Außenumfangskante.
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Der seitliche Anhang 20d der rohrförmigen Stromversorgungskarte 20 kann sich durch eine in der Elektronikplatine 9a gewonnene (nicht dargestellte) Durchgangsöffnung erstrecken, vorzugsweise in Übereinstimmung mit ihrer äußeren Umfangskante, während ihr umgebogener Endteil über ihre Pads 52 mit den entsprechenden elektrischen Stromversorgungsanschlüssen 60, die auf der Oberfläche 9c der Elektronikplatine 9a neben der äußeren Umfangskante angeordnet sind, elektrisch verbunden ist.
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Mit Bezug auf ein mögliches Ausführungsbeispiel, das in den , , , , , und gezeigt wird, kann das äußere Schutzgehäuse 11 aus starrem, vorzugsweise für elektromagnetische Wellen durchlässigem Material hergestellt werden, z. B. aus Kunststoff oder Metall und umfasst im gezeigten Beispiel einen Becherkörper 11a, der auf der Unterseite eine Durchgangsbohrung 23 aufweist, die mit der Pedalachse 4 im Eingriff steht, und der auf der gegenüberliegenden Seite durch eine ringförmige Abdeckung 11b verschlossen ist, die ebenfalls mittig mit der Pedalachse 4 im Eingriff steht und in die Öffnung des Becherkörpers 11a eingreift / gekoppelt ist.
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Im Beispiel, das in den , und gezeigt wird, wird die ringförmige Abdeckung 11b so auf die Pedalachse 4 aufgesetzt, dass sie an das in die Tretkurbel 3 eingeschraubte Gewindeende angrenzt, vorzugsweise an einen Flansch 24 angrenzt, der das Gewindeende vom glatten zylindrischen Teil der Pedalachse 4 trennt. Die Innenfläche der ringförmigen Abdeckung 11b gegenüber der Tretkurbel 3 kann zur Aufnahme der scheibenförmigen Elektronikplatine 9a strukturiert und derart geformt sein, dass sie diese in einer vorbestimmten Position winklig nach innen verriegelt.
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Der Becherkörper 11a kann zweckmäßig dazu strukturiert / dimensioniert sein, die rohrförmige Stromversorgungskarte und die Zellen 21 um die Dehnungsmessstreifen 8 und die rohrförmige Messkarte 43 herum aufzunehmen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in dargestellt wird, erstreckt sich vom Boden des Becherkörpers 11a aus im Inneren ein zentraler rohrförmiger, vorzugsweise zylindrischer Stützkörper 11c koaxial zur A-Achse. Der flexible rechteckige Streifen, der die rohrförmige Stromversorgungskarte 20 bildet, ist derart in den Becherkörper 11a eingesteckt, dass er den zentralen zylindrischen Stützkörper 11c umwickelt und die rohrförmige Stromversorgungskarte 20 selbst bildet ( ).
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Der Anmelder hat festgestellt, dass die Verwendung der röhrenförmigen Stromversorgungskarte 20 es ermöglicht, die Batterien / Zellen 21 kreisförmig am Umfang des Kunststoffgehäuses unterzubringen, wodurch im Vergleich zu einer flachen Konfiguration der Zellen 21 den Raumbedarf derselben im Gehäuse verringert wird, ohne die elektrische Stromversorgungsfähigkeit des elektronischen Geräts 6 und seine relative Nutzungsautonomie zu beeinträchtigen.
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Mit Bezug auf die , - umfasst das elektronische Gerät 6 ferner einen festen Magnetverbinder 55, der elektrisch mit der rohrförmigen Stromversorgungskarte 20 verbunden ist, und einen beweglichen Magnetverbinder 56, der dazu geeignet ist, elektrisch mit einem elektrischen Stromversorgungsgerät, beispielsweise mit einem (nicht dargestellten) Batterieladegerät, verbunden zu werden und so strukturiert ist, dass er mit dem festen Magnetverbinder 55 verbunden werden kann, um das Aufladen der Zellen 21 zu ermöglichen. Das elektronische Gerät 6 umfasst ferner magnetische Mittel 57, die dazu geeignet sind, den beweglichen Magnetverbinder 56 mit dem festen Magnetverbinder 55 verbunden zu halten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in dargestellt wird, kann der feste Magnetverbinder 55 eine oder mehrere, vorzugsweise zwei, elektrische nadelförmige-Anschlüsse 55a (head nail pin) enthalten, die an zueinander benachbart liegenden Positionen im Schutzgehäuse 11 angeordnet sind. Jeder der nadelförmigen elektrischen Anschlüsse 55a erstreckt sich entlang einer Richtung, die vorzugsweise senkrecht zur A-Achse, parallel zum anderen Anschluss verläuft. Vorzugsweise können die nadelförmigen elektrischen Anschlüsse 55a in den seitlichen Rand des parallel zur A-Achse verlaufenden Becherkörpers 11a integriert / eingebettet werden und weisen jeweils an einem äußeren Ende einen vorzugsweise flachen Kontaktkopf auf, der in eine radiale relative Durchgangsbohrung eingreift, die an derselben Seitenkante gewonnen wird. Die nadelförmigen elektrischen Anschlüsse 55a ( ) setzen ihren Verlauf so fort, dass sie den seitlichen Rand des Gehäuses 11 nach innen radial überqueren und mit den entsprechenden inneren Enden mit entsprechenden Öffnungen 20z in Eingriff kommen, die in einem Verbindungsabschnitt 20k der rohrförmigen Stromversorgungskarte 20 gewonnen werden. Der Verbindungsabschnitt 20k kann an den Rändern der Öffnungen 20z (nicht dargestellte) ringförmige Anschlusspads aufweisen, die mit den nadelförmigen elektrischen Anschlüssen 55a Kontakt haben und diese mit dem Stromversorgungskreis und daher mit den Zellen 21 verbinden.
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Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform, die in den - dargestellt wird, ist der mobile Magnetverbinder 56 in einem elektrischen Micro-USB-Adapter 58 enthalten, der seinerseits mit einer äußeren Schutzhülle 59 von ungefähr rechteckiger Form aus starrem Material, vorzugsweise Kunststoff, versehen ist, die neben dem mobilen Magnetverbinder 56 auch einen Micro-USB-Verbinder 60 enthält. Der mobile Magnetverbinder 56 und der Micro-USB-Verbinder 60 können von einer Leiterplatte 61 getragen werden, die sich in der äußeren Schutzhülle 59 befindet und eine Anschlussschaltung enthält, die die Verbinder 56, 60 selbst miteinander verbindet.
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Der mobile Magnetverbinder 56 besteht aus einem oder mehreren elektrischen nadelförmigen Kontakten oder Anschlüssen 56a (pin), vorzugsweise zwei, die sich parallel zueinander auskragend von der Leiterplatte 61 erstrecken, sodass sie eine untere Wand 59a der äußeren Schutzhülle 59 durchqueren, und jeweils ein aus dieser herausragendes Kontaktende aufweisen, das im Betrieb auf einem entsprechenden Kopf eines nadelförmigen elektrischen Anschlusses 55a in Anschlag gebracht wird, der im festen Magnetverbinder 55 besteht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in den - dargestellt wird, greifen die nadelförmigen elektrischen Anschlüsse 56a in die jeweiligen Durchgangslöcher, die in der unteren Wand 59a gewonnen werden, ein, und sind axial von und zu der Leiterplatte 61 bewegbar zwischen einer eingefahrenen Position, in der sich die Kontaktenden vollständig innerhalb der Durchgangslöcher befinden, und einer ausgefahrenen Position ( ), in der die Kontaktenden aus diesen herausragen und im Betrieb mit den Köpfen der nadelförmigen elektrischen Anschlüsse 55a in Kontakt stehen. Die nadelförmigen elektrischen Anschlüsse 56a sind ferner mit ihren entsprechenden elastischen Elementen mechanisch gekoppelt, um die nadelförmigen elektrischen Anschlüsse 56a elastisch in der ausgefahrenen Position zu halten.
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Vorzugsweise ist die äußere Schutzhülle 59 so geformt, dass die Außenfläche ihrer unteren Wand 59a eine annähernd halbkreisförmige Form aufweist, die im Wesentlichen komplementär zum äußeren Oberflächenabschnitt des seitlichen Randes der Hülle 11 ist, der die beiden nadelförmigen elektrischen Anschlüsse 55a aufnimmt, und hat auf einer Seitenwand 59b eine Zentrierrippe 62, die vorsteht von einer Seite der unteren Wand 59a, und die bei Gebrauch dazu geeignet ist, sich anschlagend auf einem zylindrischen Stützabschnitt 11e des Gehäuses 11 anzuordnen, axial seitlich vom Becherkörper 11a vorstehend auf der bezüglich der ringförmigen Abdeckung 11b entgegengesetzten Seite. Die Zentrierrippe 62 ist im Wesentlichen flach geformt und hat eine Innenfläche 62a, die im Wesentlichen komplementär zur Außenfläche der Bodenwand des Becherkörpers 11a geformt ist, und eine etwa halbkreisförmige Unterkante 62b, die im Wesentlichen komplementär zum zylindrischen Stützabschnitt 11e dimensioniert / geformt ist. Vorzugsweise auf dem zylindrischen Stützabschnitt 11e können zweckmäßig zwei diametral gegenüberliegende Vorsprünge 63 vorhanden sein, auf denen die gegenüberliegenden Enden der Zentrierrippe 62 im Anschlag angeordnet sind. Die beiden Vorsprünge 63 sorgen für die korrekte Ausrichtung des mobilen Magnetverbinders 56 zum festen Magnetverbinder 55.
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Mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform umfassen die magnetischen Mittel 57 eine Reihe von Magneten, vorzugsweise Neodym-Magnete, von denen zwei 57a im Becherkörper 11a, in einer Position neben dem festen Magnetverbinder 55 ( und ) angeordnet sind, während die anderen beiden Magnete 57b in einer Position neben dem Magnetverbinder 56 ( und ) im elektrischen Micro-USB-Adapter 58 angeordnet sind.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die beiden Magnete 57a im Bereich der nadelförmigen Anschlüsse 55a von gegenüberliegenden Seiten derselben kommend im Becherkörper 11a angeordnet und werden vorzugsweise von jeweiligen L-förmigen Rippen gehalten, die sich radial von der Seitenkante des Becherkörpers 11a nach innen erstrecken und weisen einen unteren Zweig auf, der auf gefaltete Weise am Verbindungsabschnitt 20k der rohrförmigen Stromversorgungskarte 20 abstützt ist. Die beiden Magnete 57b dagegen können eine entgegengesetzte Polarität zu den Magneten 57a aufweisen und sind auf vorteilhafte Weise an der unteren Seitenwand 59a des elektrischen Micro-USB-Adapters 58 angeordnet. Im Betrieb wird der Micro-USB-Verbinder 60 des Micro-USB-Adapters 58 über ein Micro-USB-Stromkabel 70 mit dem Verbinder verbunden, das wiederum mit einer (nicht dargestellten) Versorgungsvorrichtung verbunden ist. Der elektrische Micro-USB-Adapter 58 kann mit der Zentrierrippe 62 auf den Vorsprüngen 63 des Stützabschnitts 11 und mit der unteren Wand 59a im Anschlag auf der Seitenkante des Gehäuses 11 angeordnet werden. Auf diese Weise stehen die vorstehenden Enden der einziehbaren nadelförmigen Anschlüsse 56a in elektrischem Kontakt mit den entsprechenden Köpfen der nadelförmigen Anschlüsse 55a und versorgen die Zellen 21 durch den in der rohrförmigen Stromversorgungskarte 20 vorhandenen Stromkreis.
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Der Anmelder hat festgestellt, dass die wie oben beschrieben ausgeführten Verbinder fest 55 und mobil 56 die technische Auswirkung haben, eine Verbindung herzustellen, die sowohl die Vorteile einer drahtgebundenen Verbindung als auch einer drahtlosen Aufladung bietet. Tatsächlich sind die Anschlüsse der beiden Verbinder 55 und 56 elektrisch miteinander verbunden, ohne jedoch eine starre Struktur der mechanischen Stecker-Buchsen-Kopplung wie in den Micro-USB-Anschlüssen zu haben. Dies macht Folgendes möglich: den Ladevorgang für den Radfahrer zu vereinfachen, auch dank des Vorhandenseins der Zentrierrippe und der Magnete, das Risiko eines versehentlichen Abreißens der Verbinder und einer Beschädigung des Geräts zu vermeiden und das Risiko eines Verschleißes oder einer Beschädigung der Stecker selbst zu vermeiden, was ein Problem ist, dem die Micro-USB-Stecker in mobilen Geräten stark ausgesetzt sind.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schutzgehäuse 11 innen durch mindestens ein R-Harz gefüllt, vorzugsweise vom Typ Epoxidharz (z. B. ein isolierendes plastisches und/oder wärmehärtendes Polymer), das den Sensorkreis 8, d. h. die rohrförmige Messkarte 43 und die Dehnungsmessstreifen 8, die Elektronikplatine 9a mit den entsprechenden Komponenten, die rohrförmige Stromversorgungskarte 20 und die entsprechenden Zellen 21 vollständig durchtränkt, sodass zusammen mit dem Schutzgehäuse 11 und der Pedalachse 4 ein einziger Körper (ein monolithischer Körper), d. h. ein Monoblock entsteht. Es versteht sich von selbst, dass das Harz die Elektronikplatine 9a und ihre Komponenten auf der Pedalachse 4, der rohrförmigen Stromversorgungskarte 20 und ihren Zellen 21 starr und unbeweglich fixiert und diese vor Witterungseinflüssen (Wasser, Feuchtigkeit) oder äußeren Verschmutzungen (Schlamm, Staub) etc. schützt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein elektronisches Gerät 6 zur Bestimmung der Kraft, die ein Radfahrer auf ein Pedal eines Fahrrads ausübt. Das elektronische Gerät 6 umfasst Verformungssensoren 40, die auf der Pedalachse 4 angeordnet sind, und eine elektronische Verarbeitungsschaltung 9 zur Bestimmung der Kraft auf der Grundlage der von den Verformungssensoren 40 erzeugten Signale, und eine äußere ringförmige Schutzhülle 11, die auf die Pedalachse 4 zwischen der Tretkurbel 3 und dem Pedalkörper 5 aufgesetzt ist und die die Sensoren 8 und die elektronische Verarbeitungsschaltung 9 enthält. Die Sensorschaltung 8 umfasst eine rohrförmige Messkarte 43, die auf die Pedalachse 4 so montiert ist, dass sie diese von außen umwickelt, und dazu strukturiert ist, um die Verformungssensoren 40 mit der elektronischen Verarbeitungsschaltung 9 elektrisch zu verbinden.
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Die Vorteile des vorstehend beschriebenen Gerätes sind vielfältig und wurden vorstehend hervorgehoben.
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Schließlich ist klar, dass das Gerät und das System, die vorstehend beschrieben und abgebildet worden sind, modifiziert und variiert werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung im Sinne der beigefügten Ansprüche zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- IT 102017000052407 [0001]
- IT TV2015A000010 [0007, 0015, 0017]
