TW201540596A - 具有無線通訊的自行車組件 - Google Patents

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Abstract

一種自行車組件基本上設有一無線電力傳輸配置及一無線通訊配置。該無線電力傳輸配置具有一電力發射器及一電力接收器，用以將電力從該電力發射器無線地傳輸至該電力接收器。該無線通訊配置具有一第一通訊單元及一第二通訊單元。該第一及第二通訊單元被間隔開，用以從該第一及第二通訊單元的一者無線地通訊至該第一及第二通訊單元的另一者。該無線通訊配置和該無線電力傳輸配置被間隔開一大於5.0mm的預設距離。

Description

具有無線通訊的自行車組件
本發明大致上係關於一種具有無線通訊的自行車組件。更具體地，本發明係關於一種具有無線通訊及無線電力傳輸或無線能量傳輸這兩者的自行車組件。
最近，有一些自行車設有用來提供資訊(如，操作情況、騎乘者表現等等)給騎乘者的自行車碼錶。而且，有一些自行車設有用來在操作該自行車時協助騎乘者或用來調整該自行車的操作情況的電子式自行車組件，用以改善該自行車的舒適性或效能。關於各種操作情況及騎乘者表現的資訊經常被電子式自行車組件利用，該等電子式自行車組件係根據自行車操作情況來加以調整。一種特別有用的資訊是由於騎乘者所施加之踩踏力而產生之騎乘者作用在該等自行車組件上的功率。
自行車功率感測裝置的一個例子被揭示在美國專利第7,861,599號中。在此專利中，該自行車功率感測裝置測量被施加來轉動自行車輪、曲柄、或其它轉動部 件的功率。該自行車功率感測裝置基本上被設有一步調信號感測器(cadence sensor)、一應變計、一放大器、一A/D轉換器、一處理器及一無線發射器。該步調信號感測器測量步調(該曲柄的轉速)。該應變計測量當一騎乘者在踩踏時發生之該曲柄軸的應變。該放大器將從該應變計輸出之類比電子訊號放大至可被該A/D轉換器處理的範圍。該A/D轉換器電路將該被放大的類比電子訊號轉換成數位訊號。該處理器根據此數位電子訊號計算作用在曲柄軸上的扭矩。該處理器計算根據此扭矩及從該步調信號感測器輸出的步調來計算該騎乘者施加的功率。該無線發射器將該處理器計算出來的該功率或扭矩傳送至一自行車碼錶。該示單元包括一中央處理單元及記憶體，其可顯示對騎乘者有利之有用的資訊。例如該顯示單元可顯示時間、騎乘行程時間、行程距離、里程計讀數、碼錶顯示、步調(RPM)、速度、平均速度、騎程計趟器及心跳速率(藉由騎乘者配戴的心跳速率感測器)。
大致上，本揭示內容係關於一種具有無線通訊及無線電力傳輸或無線能量傳輸這兩者的自行車組件的各種特徵。
鑑於已知技術的狀態且根據本發明的第一方面，一種自行車組件被提供，其基本上包含一無線電力傳輸配置及一無線通訊配置。該無線電力傳輸配置具有一電 力發射器及一電力接收器，用以將電力從該電力發射器無線地傳輸至該電力接收器。該無線通訊配置具有一第一通訊單元及一第二通訊單元。該第一及第二通訊單元被間隔開，用以從該第一及第二通訊單元的一者無線地通訊至該第一及第二通訊單元的另一者。該無線通訊配置和該無線電力傳輸配置被間隔開一大於5.0mm的預設距離。
依據本發明的第二方面，依據該第一方面的該自行車組件進一步包含一不動的結構，其上設置了該電力發射器及該第一通訊單元、及一轉動的結構，其相對於該不動的結構被可繞一轉動軸線轉動地安裝，該轉動的結構上設置了該電力接收器及該第二通訊單元。
依據本發明的第三方面，依據該第二方面的該自行車組件被建構成使得該無線通訊配置被設置成和該轉動的結構的一第一軸向端相鄰、該無線電力傳輸配置被設置成和該轉動的結構的一第二軸向端相鄰、及該第一及第二軸向端是該轉動的結構相關於該轉動軸線之相反的端部。
依據本發明的第四方面，依據該第二方面的該自行車組件被建構成使得該不動的結構包括一其上設置了該電力發射器的第一底支架部及一其上設置了該第一通訊單元的第二底支架部。
依據本發明的第五方面，依據該第四方面的該自行車組件被建構成使得該不動的結構包括一第一線圈保持器，其在該電力發射器被設置在該第一線圈保持器的 情形下被耦接至該第一底支架部、及一第二線圈保持器，其在該第一通訊單元被設置在該第二線圈保持器的情形下被耦接至該第二底支架部。
依據本發明的第六方面，依據該第五方面的該自行車組件被建構成使得該第一及第二線圈保持器是由非磁性的材料形成。
依據本發明的第七方面，依據該第二方面的該自行車組件被建構成使得該轉動的結構包括一曲柄軸、一耦合至該曲柄軸的一第一端的第一曲柄臂、及一耦合至該曲柄軸的一第二端的第二曲柄臂。
依據本發明的第八方面，依據該第七方面的該自行車組件被建構成使得該曲柄軸及該第一及第二曲柄臂的至少一者包括至少一連接至該第二通訊單元的應變感測器。
依據本發明的第九方面，依據該第二方面的該自行車組件進一步包含一設置在該轉動的結構上的功率測量配置。
依據本發明的第十方面，依據該第九方面的該自行車組件進一步包含一曲柄臂，其有一功率測量配置設置於其上。
依據本發明的第十一方面，依據該第二方面的該自行車組件被建構成使得該不動的結構包括一輪轂軸，及該轉動的結構包括一輪轂殼。
依據本發明的第十二方面，依據該第二方面 的該自行車組件進一步包含一第一密封結構，其被設置在一介於該不動的結構和該轉動的結構之間的軸向空間內的一位在該無線電力傳輸配置的徑向朝外的位置處、及一第二密封結構，其被設置在一介於該不動的結構和該轉動的結構之間的軸向空間內的一位在該無線通訊配置的徑向朝外的位置處。
依據本發明的第十三方面，依據該第一方面的該自行車組件被建構成使得該第一及第二通訊單元的每一者包括一天線線圈。
依據本發明的第十四方面，依據該第十三方面的該自行車組件被建構成使得該等天線線圈的每一者被一非磁性的材料覆蓋。
依據本發明的第十五方面，依據該第一方面的該自行車組件被建構成使得該電力發射器包括DC-AC轉換器。
依據本發明的第十六方面，依據該第一方面的該自行車組件被建構成使得該電力發射器包括一電力線通訊單元。
依據本發明的第十七方面，依據該第一方面的該自行車組件進一步包含一遠端電力供應器，其藉由一外部的電纜線被電連接至該電力發射器。
依據本發明的第十八方面，依據該第一方面的該自行車組件被建構成使得該電力接收器包括一電容器，其被建構來儲存接收自該電力發射器的電力。
依據本發明的第十九方面，依據該第一方面的該自行車組件被建構成使得該預設的距離大於10.0mm。
並且，對於熟習此項技術者而言，所揭示的自行車組件定位裝置的其他目的、特徵、方面、及有利點從以下連同所附的圖式揭示自行車組件定位裝置的一個實施例的詳細敘述會顯明。
10‧‧‧自行車
12‧‧‧自行車曲柄軸總成
14‧‧‧後輪轂
16‧‧‧自行車碼錶
18‧‧‧後撥鏈器
20‧‧‧前撥鏈器
22A‧‧‧換檔器
22B‧‧‧換檔器
24‧‧‧主要電源供應器
26‧‧‧自行車架
30‧‧‧主要配線接頭
32‧‧‧次要配線接頭
34‧‧‧次要配線接頭
16a‧‧‧顯示單元
16b‧‧‧控制器
SW1‧‧‧電子開關
SW2‧‧‧電子開關
36‧‧‧無線電力傳輸配置
38‧‧‧無線通訊配置
40‧‧‧電力發射器
42‧‧‧電力接收器
44‧‧‧第一通訊單元
46‧‧‧第二通訊單元
48‧‧‧電力儲存裝置
50‧‧‧第一電力線圈
52‧‧‧DC-AC轉換器
54‧‧‧電力線通訊(PLC)單元
56‧‧‧第二電力線圈
60‧‧‧電力線通訊(PLC)單元
62‧‧‧無線控制器
64‧‧‧天線線圈
66‧‧‧天線線圈
68‧‧‧無線控制器
70‧‧‧左曲柄臂感測器單元
72‧‧‧右曲柄臂感測器單元
74‧‧‧第一(左)自行車曲柄臂
76‧‧‧第二(右)自行車曲柄臂
78‧‧‧曲柄軸
80‧‧‧鏈輪
82‧‧‧鏈輪
84‧‧‧第一底支架部
86‧‧‧第二底支架部
88‧‧‧第一軸承單元
90‧‧‧第二軸承單元
40a‧‧‧第一(電力)線圈
44a‧‧‧第二(天線)線圈
42a‧‧‧第三(電力)線圈
46a‧‧‧第四(天線)線圈
92‧‧‧橡膠密封件
94‧‧‧橡膠密封件
P1‧‧‧第一圓形突出部
P2‧‧‧第二圓形突出部
P3‧‧‧第三圓形突出部
P4‧‧‧第四圓形突出部
P5‧‧‧第五圓形突出部
P6‧‧‧第六圓形突出部
P7‧‧‧第七圓形突出部
P8‧‧‧第八圓形突出部
96‧‧‧橡膠密封件
98‧‧‧橡膠密封件
14’‧‧‧後輪轂
100‧‧‧輪轂殼
102‧‧‧輪轂軸
104‧‧‧軸承單元
106‧‧‧軸承單元
108‧‧‧飛輪
110‧‧‧後齒輪匣
112‧‧‧電力發射器
114‧‧‧第一通訊單元
116‧‧‧電力接收器
118‧‧‧第二通訊單元
120‧‧‧控制器
122‧‧‧功率感測單元
136‧‧‧無線電力傳輸配置
138‧‧‧無線通訊配置
70a‧‧‧應變-屈曲部
70b‧‧‧踩踏力感測器
72a‧‧‧應變-屈曲部
72b‧‧‧踩踏力感測器
現參考所附的形成此原始揭示的一部份的圖式：圖1是一配備了一對自行車組件的自行車的側視圖，每一自行車組件具有依據本發明的一例示性實施例的一無線電力傳輸配置及一無線通訊配置；圖2是示於圖1中的該自行車的車把區的立體圖；圖3是一示意方塊圖，其顯示例示在圖1中的該自行車的一電動換檔系統，其中該自行車曲柄軸總成提供資料至該電動換檔系統並從該主要電力供應器接受電力；圖4是一自行車曲柄軸總成形式的一自行車組件，其具有依據本發明的該例示的實施例的一無線電力傳輸配置及一無線通訊配置；圖5是圖4中所示的該自行車曲柄軸總成及 該自行車的車架的一部分的剖面圖；圖6是例示於圖4及5中的該自行車曲柄軸總成的左端的一部分的放大的剖面圖；圖7是例示於圖4及5中的該自行車曲柄軸總成的右端的一部分的放大的剖面圖；圖8是一示意方塊圖，其顯示例示在圖1中的該自行車的一電動換檔系統，其中該後輪轂提供資料至該電動換檔系統並從該主要電力供應器接受電力；及圖9是後輪組形式的自行車組件的剖面圖，其具有依據該被示出的實施例的一無線電力傳輸配置及一無線通訊配置。
被選取的實施例現將參考圖式加以說明。對於熟習自行車技術領域者而言從此揭示很明顯，以下的實施例的敘述只是被提供來舉例說明，而非要限制由附隨的申請專利範圍及其等效物所界定的本發明。
首先參考圖1，一自行車10被例示，其配備有一依據第一實施例的電子式自行車換檔系統。雖然該自行車10被例示為一比賽型的公路自行車，但該自行車換檔註示並不侷限於用在公路自行車上。該電子式自行車換檔系統包括一自行車曲柄軸總成12(即，一自行車構件)、一後輪轂14(即，一自行車構件)及一自行車碼錶16。如下文所說明地，該自行車曲柄軸總成12及該後輪轂14被 建構來偵測各式自行車操作參數並將偵測到的操作參數提供給該自行車碼錶16。該電子式自行車換檔系統包括一機動化的後撥鏈器18、一機動化的前撥鏈器20、及一對換檔操作裝置或換檔器22A及22B。一主要電源供應器24被設置在一自行車架26上以供應電力至該自行車曲柄軸總成12、該具有多個鏈輪的後輪轂14、該自行車碼錶16、該後撥鏈器18、該前撥鏈器20、及該換檔器22A及22B。
如圖2中所見，在該被示出的實施例中，一主要配線接頭30及一對次要配線接頭32及34被設置，其將該自行車碼錶16、該後撥鏈器18、該前撥鏈器20、及該換檔器22A及22B互連起來。該主要配線接頭30具有一模式-校正鈕，用來改變操作的模式及/或用來校正該換檔器18及20。較佳地，該自行車碼錶16、該後撥鏈器18、該前撥鏈器20、及該換檔器22A及22B的每一者都被設置一電力線通訊(PLC)單元(PLC區段)，用以透過具有電力線V及接電線GND的電力纜線來通訊。因此，這些自行車構件可經由電力纜線來彼此溝通及接受來自該主電源供應器24的電力。在此處，該主要電源供應器24是一可充電的電池，其插入到一包括一電力控制器及一電力線通訊(PLC)單元(PLC區段)的主要電源供應器固持件中。另一方面，該自行車曲柄軸總成12和該自行車碼錶16無線地通訊並無線地接受來自該主要電源供應器24的電力。如圖8中所示，該後輪轂14亦和該自行車碼錶16 無線地通訊並無線地接受來自該主要電源供應器24的電力。
在該被示出的實施例中，該自行車碼錶16包括一顯示單元16a及一控制器16b。該顯示單元16a例如是一LCD顯示器，其可將有關於該自行車10目前的操作情況的資訊視覺地提供給騎乘者。在此處，該控制器16b係如一訊號控制器般地作用，用來切換撥鏈器18及20及用來計算各式可被用於換檔及/或用來透過該顯示單元16a提供給騎乘者的操作情況(如，騎乘者的表現、自行車10的速度、踩踏功率、曲柄轉動(步調)及前進的距離等等)。雖然在該被示出的實施例中，該顯示單元16a及該控制器16b被整合在一起在一單一殼體內，但從此被揭示內容中很明顯的是，該控制器16b可和該顯示單元16a分開來設置及/或該控制器16b可如所需地及/或如所想要地由數個控制器形成。
在此處，該控制器16b較佳地是一微型電腦，其包括傳統的構件，譬如一輸入界面電路、一輸出界面電路、及儲存裝置，譬如ROM(唯讀記憶體)裝置及RAM(隨機存取記憶體)裝置。該控制器16b的該微型電腦被程式化以處理來自各式感測器的訊號及該自行車10的自行車組件的輸入。在此處，在該被示出的實施例中，該控制器16b被用來根據該自行車10的操作情況自動地切換撥鏈器18及20或回應換檔器22A及22B的操作而切換撥鏈器18及20。該控制器16b的記憶體電路儲存來自 各式感測器的資料、處理結果及控制程式，譬如被該處理器電路執行之用來實施換檔操作的程式。例如，該控制器16b的內部RAM儲存操作旗標的現況及各式控制資料，而該控制器16b的內部ROM則儲存用於各式操作的程式。
撥鏈器18及20是用來改變傳動系(drive train)的速度的傳統式電子式撥鏈器。後電子式撥鏈器的一個例子被揭露在美國專利公開案第2012/0322591號中，而一前電子式撥鏈器的一個例子被揭露在美國專利案第7,306,531號中。雖然美國專利案第7,306,531號的前電子式撥鏈器沒有電力線通訊，但添加該電力線通訊將會是很顯而易見的。該換檔器22A及22B為電子式換檔器，其具有用來實施撥鏈器18及20的換檔操作的電子開關SW1及SW2。此一電子式換檔器的一個例子被揭露在美國專利第7,854,180號中。雖然美國專利第7,854,180號的電子式換檔器沒有電力線通訊，但添加該電力線通訊將會是很顯而易見的。因為撥鏈器18及20以及換檔器22A及22B是習知的自行車組件且電力線通訊是習知的，所以撥鏈器18及20以及換檔器22A及22B將不會在本文中被更詳細地討論。
如圖3中所見，一自行車組件(如，該自行車曲柄軸總成12)基本上設有一無線電力傳輸配置36及一無線通訊配置38。該自行車組件進一步包含一遠端的電力供應器(如，該主要電源供應器24)，其被一外部的電力纜 線電連接至該電力發射器。該無線電力傳輸配置36具有一電力發射器40及一電力接收器42用以將電能從該電力發射器40無線地傳送至電力接收器42。無線電力或無線能量傳送是從一電力源(如，該主要電源供應器24透過該電力發射器40)到一無人造導體的電負載(如，無線通訊配置38透過該電力接收器42)的電能傳送。較佳地，該無線電力傳送是使用電磁感應來實施。該無線通訊配置38具有一第一通訊單元44及一第二通訊單元46。較佳地，該無線通訊傳送是使用無線電波來實施。如下文中所說明的，該無線通訊配置38和該無線電力傳輸配置36被間隔開，用以降低(較佳地，消除)干擾無線通訊期間的無線電波的電磁感應場。
較佳地，該電力發射器40被電連接至一可充電的電力儲存裝置48(如，一電容器或電池)。雖然該電力儲存裝置48在圖3中被例示為一和該電力接收器42分開的單元，但較佳地，該電力接收器42包括一第二電力線圈56、一電容器(即，該電力儲存裝置48)，其如圖3中的虛線所示被建構來儲存接收自該電力發射器40的電力及AC-DC轉換器(未示出)，其被連接在該第二電力線圈56和該電容器之間。無論哪一種情形，該電力儲存裝置48被電連接至該第二通訊單元46以供應用於該第二通訊單元46的操作的電力或能量。或者，如果想要的話，該電力儲存單元48可被省掉。
大致上，該電力發射器40包括一第一電力線 圈50、一DC-AC轉換器52及一電力線通訊(PLC)單元54(PLC區段)。大致上，該電力接收器42的該第二電力線圈56被設置得夠靠近該第一電力線圈50，用以從該第一電力線圈50無線地接收電力或能量。以此方式，電力或能量從該主要電源供應器24經由該DC-AC轉換器52首先被供應至該第一電力線圈50，使得該主要電源供應器24的直流電被轉換成交流電。然後，該第一電力線圈50的電力或能量被無線地傳輸至該第二電力線圈56。該電力或能量從該電力儲存裝置48被傳送至該第二通訊單元46以供應電力或能量至該第二通訊單元46。
大致上，該第一通訊單元44包括一電力線通訊(PLC)單元60(PLC區段)、一無線控制器62及一天線線圈64(亦單純地被稱為天線)。大致上，該第二通訊單元46包括一天線線圈66(亦單純地被稱為天線)及一無線控制器68。因此，該第一及第二通訊單元44及46的每一者都包括一用於彼此溝通的天線線圈。控制器62及68控制該第一及第二通訊單元44及46之間的資料傳送(如，無線電波)。該資料的傳送(如，無線電波)可以是從該第二通訊單元46到該第一通訊單元44的單向式，或如果有需要及/或想要的話可以是雙向式。在該自行車曲柄軸總成12的例子中，一左曲柄臂感測單元70及一右曲柄臂感測單元72被電連接至該第二通訊單元46的該控制器68以提供和一被施加至該自行車曲柄軸總成12的踩踏力量有關的資料。雖然曲柄臂感測單元70及72被使用，但很明 顯的是，單一功率感測單元亦可被使用。
現參考圖4至7，具有該無線電力傳輸配置36及該無線通訊配置38的該自行車曲柄軸總成12(即，一自行車組件)將被更詳細地討論。
基本上，如圖4及5所見，該自行車曲柄軸總成12包括一第一(左)曲柄臂74、一第二(右)曲柄臂76及一曲柄軸78。該第一及第二曲柄臂74及76被固定不動地耦接至該曲柄軸78，使得該第一及第二曲柄臂74及76和該曲柄軸78相垂直地延伸在相反方向上。在該被示出的實施例中，該第二曲柄臂76具有一對鏈輪80及82。
該第一及第二曲柄臂74及76的自由端設有自行車踏板(示於圖1中)。一騎乘者施加一踩踏力於該等自行車踏板上。此踩踏力然後被傳送至該第一及第二曲柄臂74及76以轉動鏈輪80及82並移動自行車鏈條，用以用傳統方式推進該自行車10。該曲柄軸78被一第一底支架部84及一第二底支架部86可轉動地支撐在該自行車架26的懸吊管(hanger tube)內。該第一底支架部84包括一第一軸承單元88，而該第二底支架部86包括一第二軸承單元90。該第一及第二軸承單元88及90是傳統的軸承，其被用來將該曲柄軸78可轉動地支撐在該自行車架26的懸吊管內。該第一底支架部84及該第二底支架部86形成該自行車曲柄軸總成12的底支架。
在該被示出的實施例中，該第一及第二底支 架部84及86構成該自行車曲柄軸總成12的一不動的結構，及該第一及第二曲柄臂74及76以及該曲柄軸78則構成該自行車曲柄軸總成12的一轉動的結構。因此，廣義而言，該自行車組件(即，該自行車曲柄軸總成12)進一步包含一不動的結構(即，該第一及第二底支架部84及86)、及一轉動的結構(即，該第一及第二曲柄臂74及76和該曲柄軸78)，其相對於該不動的結構被可繞一轉動軸線轉動地安裝。該不動的結構(即，該第一及第二底支架部84及86)其上設置有該電力發射器40及該第一通訊單元44。尤其是，該不動的結構包括其上設置有該電力發射器40的第一底支架部84，及其上設置有該第一通訊單元44的該第二底支架部86。該轉動的結構包括該曲柄軸78、耦接至該曲柄軸78的第一端的該第一曲柄臂74、及耦接至該曲柄軸78的第二端的該第二曲柄臂76。該轉動的結構(即，該第一及第二曲柄臂74及76和該曲柄軸78)其上設置有該電力接收器42及該第二通訊單元46。尤其是，該轉動的結構包括其上設置有該電力接收器42的該第一曲柄臂74、及其上設置有該第二通訊單元46的該第二曲柄臂76。
該曲柄軸78以及該第一及第二曲柄臂74及76的至少一者包括至少一被連接至該第二通訊單元46的應變感測器。在該被示出的實施例中，該曲柄臂感測單元70被設置在該第一曲柄臂74上及該曲柄臂感測單元72被設置在該第二曲柄臂76上。該控制器68及曲柄臂感測 單元70及72形成一設置在該轉動的結構上的功率測量配置。在此處，該控制器68被安裝在該第二曲柄臂76上。因此，該第一及第二曲柄臂74及76的每一者上設有該功率測量配置。該曲柄臂感測單元70被設置在該曲柄臂74的一凹部內，而該曲柄臂感測單元72則被設置在該曲柄臂76的一凹部內。該曲柄臂感測單元70包括一應變-屈曲部70a，其包括一踩踏力感測器70b(即，參數偵測部)。相同地，該曲柄臂感測單元72包括一應變-屈曲部72a，其包括一踩踏力感測器72b(即，參數偵測部)。在該被示出的實施例中，踩踏力感測器70b及72b的每一者包括多個應變感測器(即，四個應變感測器)，其以一種如揭示於美國專利公開案第2014/0060212號中的參數偵測部的方式被建構及設置。然而，曲柄臂感測單元70及72並不侷限於此種配置。相反地，任何踩踏力感測配置都可如所需及/或如所想要地被使用。
如圖5中所見，該第一及第二通訊單元44及46被間隔開，用以從該第一及第二通訊單元44及46的一者無線地通訊至該第一及第二通訊單元44及46的另一者。該無線通訊配置38和該無線電力傳輸配置36被分隔開一大於5.0mm的預設距離，用以降低(較佳地，消除)在無線通訊期間干擾該無線通訊配置38的無線電波之該無線電力傳輸配置36的電磁感應場。更佳地，該預設距離係大於10.0mm。再更佳地，該無線通訊配置38被設置成和該轉動的結構(即，該第一及第二曲柄臂74及76和該 曲柄軸78)的第一軸向端相鄰，該無線電力傳輸配置36被設置成和該轉動的結構(即，該第一及第二曲柄臂74及76和該曲柄軸78)的第二軸向端相鄰。該第一及第二軸向端係該轉動的結構(即，該第一及第二曲柄臂74及76和該曲柄軸78)相關於該轉動軸線的相反的端部。
較佳地，該不動的結構包括一第一(電力)線圈固持器40a，其在該電力發射器40被設置在該第一線圈固持器40a上的情形下被不動地耦接至該第一底支架部84。該第一線圈固持器40a可用一固定方式(如，螺絲或螺栓)被可拆離地固定至該第一底支架部84上。較佳地，該不動的結構包括一第二(天線)線圈固持器44a，其在該第一通訊單元44被設置在該第二線圈固持器44a上的情形下被不動地耦接至該第二底支架部86。該第二線圈固持器44a可用一固定方式(如，螺絲或螺栓)被可拆離地固定至該第二底支架部86上。該第一及第二線圈固持器40a及44a是用非磁性材料(譬如，硬質塑膠材料)製成。
較佳地，該轉動的結構包括一第三(電力)線圈固持器42a，其在該電力接收器42被設置在該第三線圈固持器42a上的情形下被不動地耦接至該第一曲柄臂74。較佳地，該轉動的結構包括一第四(天線)線圈固持器46a，其在該第二通訊單元46被設置在該第四線圈固持器46a上的情形下被不動地耦接至該第二曲柄臂76。該第三及第四線圈固持器42a及46a是用非磁性材料(譬如，硬質塑膠材料)製成。
電力線圈50及56被部分埋設在該第一及第三線圈固持器40a及42a中。該第一及第三線圈固持器40a及42a彼此被軸向地間隔開1或2公釐，使得它們在該第一曲柄臂74相關於該第一底支架部84轉動的時候不會彼此接觸。電力線圈50及56的每一者可被一非磁性材料覆蓋。
天線線圈64及66被完全埋設在該第二及第四線圈固持器44a及46a中。因此，天線線圈64及66的每一者被一非磁性材料覆蓋。該第二及第四線圈固持器44a及46a彼此被軸向地間隔開1或2公釐，使得它們在該第二曲柄臂76相關於該第二底支架部86轉動的時候不會彼此接觸。天線線圈64及66可被設置在該第二及第四線圈固持器44a及46a的表面上，且被非磁性材料覆蓋。
較佳地，一第一密封結構包括兩個橡膠密封件92及94，其被設置在該不動的結構的該第一線圈固持器40a和該轉動的結構的該第三線圈固持器42a之間的一軸向空間內的一個從該無線電力傳輸配置36的電力線圈50及56徑向朝外的位置處。密封件92及94防止水或灰塵進入電力線圈50及56。橡膠密封件92及94如圖6中所見具有一帶有一致的剖面的整體圓形或環形的組態。
該第一線圈固持器40a具有第一及第二圓形或環形突出部P1及P2，其在一軸向方向上相關於該曲柄軸78朝向該第一曲柄臂74突伸。該第一圓形突出部P1係從該第二圓形突出部P2被徑向朝內地設置。該第一及 第二圓形或環形突出部P1及P2係被同心地設置在該曲柄軸78周圍。該第三線圈固持器42a具有第三及第四圓形或環性突出部P3及P4，其在一軸向上相關於該曲柄軸78朝向該第一底支架部84突伸。該第三圓形突出部P3係從該第四圓形突出部P4被徑向朝內地設置。當從相關於該曲柄軸78的一徑向方向觀看時，該第一、第二、第三及第四突出部P1、P2、P3及P4重疊。該第三突出部P3被設置在該第一及第二突出部P1及P2之間。該第二突出部P2被設置在該第三及第四突出部P3及P4之間。
該橡膠密封件92具有一被固定至該第一線圈固持器40a及該第三線圈固持器42a的一者上的基部、及一和該第一線圈固持器40a及該第三線圈固持器42a的另一者彈性地接觸的遠端。該橡膠密封件94具有一被固定至該第一線圈固持器40a及該第三線圈固持器42a的一者上的基部、及一和該第一線圈固持器40a及該第三線圈固持器42a的另一者彈性地接觸的遠端。較佳地，橡膠密封件92及94的至少一者被固定至該第一、第二、第三及第四突出部P1、P2、P3及P4的一者上並相關於該曲柄軸78延伸在一徑向方向上。較佳地，橡膠密封件92及94係相關於該曲柄軸78的徑向方向被徑向地設置在該第三突出部P3的內部。在該被示出的實施例中，該橡膠密封件92的基部被固定至該第三線圈固持器42a且該橡膠密封件92的該遠端彈性地接觸該第一線圈固持器40a的該第一突出部P1。而且，在該被示出的實施例中，該橡膠 密封件94的基部被固定至該第三線圈固持器42a的第三圓形突出部P3且該橡膠密封件92的該遠端彈性地接觸該第一線圈固持器40a的該第一突出部P1。
較佳地，一第二密封結構包括兩個橡膠密封件96及98，其被設置在該不動的結構的該第二線圈固持器44a和該轉動的結構的該第四線圈固持器46a之間的一軸向空間內的一個從該無線通訊配置38的天線線圈64及66徑向朝外的位置處。密封件96及98防止水或灰塵進入天線線圈64及66。橡膠密封件96及98如圖7中所見具有一帶有一致的剖面的整體圓形或環形的組態。
該第二線圈固持器44a具有第五及第六圓形或環形突出部P5及P6，其在一軸向方向上相關於該曲柄軸78朝向該曲柄臂74突伸。該第五圓形突出部P5係從該第六圓形突出部P6被徑向朝內地設置。該第五及第六圓形或環形突出部P5及P6係被同心地設置在該曲柄軸78周圍。該第四線圈固持器46a具有第七及第八圓形或環性突出部P7及P8，其在一軸向上相關於該曲柄軸78朝向該第二底支架部86突伸。該第七圓形突出部P7係從該第八圓形突出部P8被徑向朝內地設置。當從相關於該曲柄軸78的一徑向方向觀看時，該第五、第六、第七及第八突出部P5、P6、P7及P8重疊。該第七突出部P7被設置在該第五及第六突出部P5及P6之間。該第六突出部P6被設置在該第七及第八突出部P7及P8之間。
該橡膠密封件96具有一被固定至該第二線圈 固持器44a及該第四線圈固持器46a的一者上的基部、及一和該第二線圈固持器44a及該第四線圈固持器46a的另一者彈性地接觸的遠端。該橡膠密封件98具有一被固定至該第二線圈固持器44a及該第四線圈固持器46a的一者上的基部、及一和該第二線圈固持器44a及該第四線圈固持器46a的另一者彈性地接觸的遠端。較佳地，橡膠密封件96及98的至少一者被固定至該第五、第六、第七及第八突出部P5、P6、P7及P8的一者上並相關於該曲柄軸78延伸在該徑向方向上。較佳地，橡膠密封件96及98係相關於該曲柄軸78的徑向方向被徑向地設置在該第七突出部P7的內部。在該被示出的實施例中，該橡膠密封件96的基部被固定至該第四線圈固持器46a且該橡膠密封件96的該遠端彈性地接觸該第二線圈固持器44a的該第五突出部P5。而且，在該被示出的實施例中，該橡膠密封件98的基部被固定至該第四線圈固持器46a的第七圓形突出部P7且該橡膠密封件98的該遠端彈性地接觸該第二線圈固持器44a的該第五突出部P5。
現參考圖8及9，一取代圖1的後輪轂14的後輪轂14’(即，一自行車組件)將被討論。在此處，當後輪轂14’被安裝於該自行車10上時，該自行車曲柄軸總成12將被一傳統的曲柄軸總成取代。如下文中所說明的，該後輪轂14’配備有一自行車功率感測設備。
該後輪轂14’以一種傳統的方式將一後輪可轉動地支撐在車架26上。在該被示出的實施例中，該後輪 轂14’基本上包括一輪轂殼100及一輪轂軸102。在該後輪轂14’中，該不動的結構包括該輪轂軸102及該轉動的結構包括該輪轂殼100。該輪轂殼100被一對軸承104及106可轉動地支撐在該輪轂軸102上。該後輪轂14’亦具有一用來附裝一後齒輪匣(gear cassette)110的飛輪(freewheel)108。該輪轂軸102具有一中心縱軸線，其界定一該輪轂殼100的中心轉動軸線。該輪轂殼100構成一被動件，其透過安裝在該飛輪108上的該後齒輪匣110接受來自一鏈條的驅動扭矩或力量。
在此處，該後輪轂14’、該輪轂軸102(該不動的結構)包括一電力發射器112及一第一通訊單元114，而該輪轂殼100則包括一電力接收器116及一第二通訊單元118。該電力發射器112及該第一通訊單元114被電纜線電耦合至該配線接頭34，用以接受來自該主要電力源24的電力或能量。該電力發射器112將電力無線地發射至該電力接收器116。該第一通訊單元114和該第二通訊單元118通訊，用以傳送及接收資料。
該輪轂殼100亦包括一控制器120及一功率感測單元122。如圖7中所見，該電力發射器112具有和該電力發射器40相同的構造，只是該電力發射器112被建構成被固定至該輪轂軸102。該第一通訊單元114具有和該第一通訊單元44相同的構造。該電力接收器116具有和該電力接收器42相同的構造，只是該電力接收器116被建構成被固定至該輪轂軸102。該第二通訊單元 118具有和該第二通訊單元46相同的構造，使是該第二通訊單元118被建構成固定至該輪轂軸102。因此，該電力發射器112及該電力接收器116形成一無線電力傳輸配置136，而該第一及第二通訊單元114及118則形成一無線通訊配置138。該無線電力傳輸配置136將電力從該電力發射器112無線地傳輸至該電力接收器116。
在此處，該無線電力傳輸配置136及該無線通訊配置138和上文所述之無線電力傳輸配置36及無線通訊配置38相同，只是該無線電力傳輸配置136及該無線通訊配置138適用於該後輪轂14’。有鑑於該無線電力傳輸配置136及該無線通訊配置138和無線電力傳輸配置36及無線通訊配置38的相似性，該無線電力傳輸配置136及該無線通訊配置138將只會在本文中被簡要描述。
該功率感測單元122能夠測量一騎乘者的驅動力，其係被該控制器120處理。該控制器120把和該功率感測單元122所測得之驅動力有關的資訊透過該無線通訊配置138傳送給該騎乘者。和該被傳送的驅動力有關的資訊例如被顯示在安裝於該自行車10的車把上的該自行車碼錶16上。在此處，在該自行車碼錶16中，諸如自行車速度、曲柄的轉速(步調)、移行的距離、及類此者的資訊亦可被顯示給騎乘者。美國專利公開案第2014/0074348號描述一功率感測單元的一個例子，其可被用來建造圖9中所示的該功率感測單元122。
雖然該無線電力傳輸配置及該無線通訊配置 只被例示在一自行車曲柄軸總成及一後輪轂中，但從此揭示內容將可被瞭解的是，該無線電力傳輸配置及該無線通訊配置可適用於有須要將電力提供至一活動的部件且亦須要從該活動的部件傳送資料的其它自行車組件。
在瞭解本發明的範圍時，此處所用的術語「包含」及其衍生字是指明確界定所述的特徵、元件、組件、群類、整數、及/或步驟的存在但是不排除其他未述及的特徵、元件、組件、群類、整數、及/或步驟的存在的開放式術語。此也適用於具有類似意義的字眼，例如術語「包括」、「具有」、及其衍生字。並且，術語「零件」、「區段」、「部份」、「構件」、或「元件」在以單數使用時可具有單一部件或多個部件的雙重意義，除非被敘明並非如此。
此處所使用的以下方向術語「向前」、「向後」、「上方」、「向下」、「垂直」、「水平」、「下方」、及「橫向」以及任何其他類似的方向術語指的是配備該自行車組件的自行車的該些方向。因此，這些方向術語在被用來敘述自行車組件時應相對於處於在水平表面上的正常騎行位置且配備有自行車組件的自行車被解讀。
並且，應瞭解雖然此處可能使用術語「第一」及「第二」來敘述各種不同的組件，但是這些組件不應受到這些術語的限制。這些術語只是被用來區別一個組件與另一個組件。因此，舉例而言，在不背離本發明的教示之下，以上所討論的第一組件可被稱為第二組件，反之 亦然。此處所用的術語「被附接」或「附接」涵蓋藉著將一元件直接附加於另一元件而將該元件直接固定於該另一元件的組態、藉著將該元件附加於一或多個中間構件而將該一或多個中間構件又附加於該另一元件而將該元件間接地固定於該另一元件的組態、及一個元件與另一個元件成整體亦即一個元件實質上為另一個元件的部份的組態。此定義也適用於具有類似意思的字眼，例如術語「被接合」、「被連接」、「被耦接」、「被安裝」、「被結合」、「被固定」及其衍生字。最後，此處所用的程度術語例如「大致上或實質上」、「大概或大約」、及「近乎或近似」表示其所修飾的術語具有使得最終結果不會大幅改變的偏差量。
雖然只選擇選定的實施例來舉例說明本發明，但是對於熟習此項技術者而言從此揭示很明顯，在不背離如附隨的申請專利範圍請求項中所界定的本發明的範圍下，可實施各種不同的改變及修正。例如，各種不同組件的尺寸、形狀、位置、或定向可依需要及/或所想要的被改變，只要這些改變不會在實質上影響其所意欲達成的功能。顯示成為互相直接連接或接觸的組件可有設置在其間的中間結構，只要這些改變不會在實質上影響其所意欲達成的功能。一個元件的功能可由二個元件來實施，反之亦然。一個實施例的結構及功能可被採用在另一個實施例中。所有的有利點不須同時呈現在一特別的實施例中。與習知技術不同的每一獨特特徵不論是單獨或與其他特徵組 合也應被視為申請人的進一步發明的分開敘述，包含由此種特徵所具體實施的結構及/或功能概念。因此，以上根據本發明的實施例的敘述只是被提供來舉例說明用，而非以限制由附隨的申請專利範圍請求項及其等效物所界定的本發明為目的。
12‧‧‧自行車曲柄軸總成
26‧‧‧自行車架
36‧‧‧無線電力傳輸配置
38‧‧‧無線通訊配置
40‧‧‧電力發射器
42‧‧‧電力接收器
44‧‧‧第一通訊單元
46‧‧‧第二通訊單元
48‧‧‧電力儲存裝置
68‧‧‧無線控制器
70‧‧‧左曲柄臂感測器單元
72‧‧‧右曲柄臂感測器單元
74‧‧‧第一(左)自行車曲柄臂
76‧‧‧第二(右)自行車曲柄臂
78‧‧‧曲柄軸
84‧‧‧第一底支架部
86‧‧‧第二底支架部

Claims (19)

  1. 一種自行車組件，包含：一無線電力傳輸配置，其具有一電力發射器及一電力接收器，用以將電力從該電力發射器無線地傳輸至該電力接收器；及一無線通訊配置，其具有一第一通訊單元及一第二通訊單元，該第一及第二通訊單元被間隔開，用以從該第一及第二通訊單元的一者無線地通訊至該第一及第二通訊單元的另一者，該無線通訊配置和該無線電力傳輸配置被間隔開一大於5.0mm的預設距離。
  2. 如申請專利範圍第1項之自行車組件，其更包含：一不動的結構，其上設置了該電力發射器及該第一通訊單元；及一轉動的結構，其相對於該不動的結構被可繞一轉動軸線轉動地安裝，該轉動的結構上設置了該電力接收器及該第二通訊單元。
  3. 如申請專利範圍第2項之自行車組件，其中該無線通訊配置被設置成和該轉動的結構的一第一軸向端相鄰，該無線電力傳輸配置被設置成和該轉動的結構的一第二軸向端相鄰，及該第一及第二軸向端是該轉動的結構相關於該轉動軸線之相反的端部。
  4. 如申請專利範圍第2項之自行車組件，其中該不動的結構包括一其上設置了該電力發射器的第一底支架部及一其上設置了該第一通訊單元的第二底支架部。
  5. 如申請專利範圍第4項之自行車組件，其中該不動的結構包括一第一線圈保持器，其在該電力發射器被設置在該第一線圈保持器的情形下被耦接至該第一底支架部、及一第二線圈保持器，其在該第一通訊單元被設置在該第二線圈保持器的情行下被耦合至該第二底支架部。
  6. 如申請專利範圍第5項之自行車組件，其中該第一及第二線圈保持器是由非磁性的材料形成。
  7. 如申請專利範圍第2項之自行車組件，其中該轉動的結構包括一曲柄軸、一耦合至該曲柄軸的一第一端的第一曲柄臂、及一耦合至該曲柄軸的一第二端的第二曲柄臂。
  8. 如申請專利範圍第7項之自行車組件，其中該曲柄軸及該第一及第二曲柄臂的至少一者包括至少一連接至該第二通訊單元的應變感測器。
  9. 如申請專利範圍第2項之自行車組件，其更包含：一設置在該轉動的結構上的功率測量配置。
  10. 如申請專利範圍第9項之自行車組件，其更包含：一曲柄臂，其有一功率測量配置設置於其上。
  11. 如申請專利範圍第2項之自行車組件，其中該不動的結構包括一輪轂軸，及該轉動的結構包括一輪轂殼。
  12. 如申請專利範圍第2項之自行車組件，其更包含：一第一密封結構，其被設置在一介於該不動的結構和該轉動的結構之間的軸向空間內的一位在該無線電力傳輸配置的徑向朝外的位置，及一第二密封結構，其被設置在一介於該不動的結構和該轉動的結構之間的軸向空間內的一位在該無線通訊配置的徑向朝外的位置。
  13. 如申請專利範圍第1項之自行車組件，其中該第一及第二通訊單元的每一者包括一天線線圈。
  14. 如申請專利範圍第13項之自行車組件，其中該等天線線圈的每一者被一非磁性的材料覆蓋。
  15. 如申請專利範圍第1項之自行車組件，其中該電力發射器包括DC-AC轉換器。
  16. 如申請專利範圍第1項之自行車組件，其中該電力發射器包括一電力線通訊單元。
  17. 如申請專利範圍第1項之自行車組件，其更包含：一遠端電力供應器，其被一外部的電纜線電連接至該電力發射器。
  18. 如申請專利範圍第1項之自行車組件，其中 該電力接收器包括一電容器，其被建構來儲存接收自該電力發射器的電力。
  19. 如申請專利範圍第1項之自行車組件，其中該預設的距離大於10.0mm。
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