TWM514566U - 自行車之車載測量裝置 - Google Patents

Description

自行車之車載測量裝置

本創作是與自行車之車載測量裝置有關，該測量裝置是指用以量測踏板之踏頻以及踏力的裝置；在本創作中該測量裝置是以外掛手段組合於曲柄及踏板軸。

自行車的啟動、速度控制、動能發揮的關鍵在於如何有效率的踩踏踏板，而踏板的踏頻和踏力信息可以被廣泛的應用於各種騎乘狀況、踩踏技術、甚至車架設計的分析。踏頻和踏力控制不只是專業級車手的訓練項目，也已經普及到一般的自行車使用者。

踏板和踏力信息可透過安裝在曲柄、或踏板框、或踏板軸的力傳感器和速度傳感器來收集，並通過無線傳輸技術將所獲取的踏板和踏力信息傳輸至自行車之車錶或者是智慧型行動裝置上，供特定的軟體轉換為具體的數據或進一步做各項分析之用。在以往，力傳感器和速度傳感器通過整合手段而與踏板框或踏板軸成為一體，它的優點的是傳感器被確實穩固的定位，踏力和踏頻的信集收集確實；但缺點是，想要收集踏力和踏頻信息必需換裝特定的踏板，從而衍生出安裝成本增加以及需要重新適應新踏板的問題。另外，將力傳感器和速度傳感器整合於踏板框或踏板軸的整合手段是複雜的，必需改動踏板軸或踏板框的原設計型式，其所衍生的問 題是踏板的結構強度和重量是否有受到負面影響需要再重新評估。

此外，力傳感器和速度傳感器也可通過外掛手段而結合於曲柄或踏板，它的優點是不必換裝踏板即可實現信息收集的目的，但缺點是外掛的位置、方法、和穩固性將會實際影響信息收集的有效性。

本創作之主要目的是在提供一種自行車之車載測量裝置，該測量裝置用以量測踏板之踏力和踏頻，該測量裝置是以外掛手段組合於曲柄及踏板軸。

本創作達成上述目的之自行車之車載測量裝置，包括：一通過螺紋結構組裝於一自行車之曲柄之踏板端之螺紋孔的力感應座；該自行車之踏板之踏板軸的一軸端通過一螺栓樞設於該力感應座的中心；一感測該力感應座之受力方向和力量的應變觸動組，該應變觸動組通過一環狀外殼接觸並固定於該力感應座的外部；一與該應變觸動組接觸之傳感器，該傳感器通過該環狀外殼和一固定於該曲柄之踏板端之環狀外蓋而接觸並固定於該應變觸動組的外部；該自行車之騎者踩踏該踏板之踏力通過該踏板軸、該力感應座、應變觸動組傳遞給該傳感器，該傳感器獲取關於踏力之踏力感測信息；一連接且固定於該環狀外殼與該環狀外蓋之間且封閉該傳感器的環狀外座，該環狀外座連接一電池座和一控制盒，該電池座通過可組換之手段設置一電池；該控制盒中設置一微處理器總成，該電池與該微處理器總成耦合；該微處理器總成接收及處理該傳感器所獲取的踏力感測信 息，將該踏力感測信息傳輸予設於自行車之車錶或是智慧型行動裝置。

更進一步的，該車載測量裝置更包含一踏頻感測器，該踏頻感測器可被封裝於於該力感應座、或環狀外殼、或環狀外蓋、或傳感器、或環狀外座、或微處理器總成；該踏頻感測器為三軸重力加速度感測器(G sensor)，用以獲取該騎者踩踏踏板之迴轉速度及/或自行車的傾斜角度；該微處理器總成接收及處理該踏頻感測器之迴轉速度信息及傾斜角度信息。

更進一步的，該應變觸動組，包括數個片爪狀的應變觸動件，該數個應變觸動件的一端連接於該環狀外殼，應變觸動件等間隔分佈並接觸該傳感部的表面；該數個應變觸動件的另一端連接一環狀觸動件，該環狀觸動件設於該傳感部表面的一環槽中。

本創作之功效：

自行車之騎者踩踏踏板之踏力通過踏板、踏板軸、力感應座、以及應變觸動組而傳遞給該傳感器，使該傳感器獲取關於踏力之踏力感測信息。該微處理器總成接收該踏力感測信息，並將該信息傳輸予智慧型行動裝置，通過程式之運算轉換為具體的數據，並進一步做各項分析之用。

自行車的踩踏迴轉速則由該踏頻感測器隨著該踏板和該曲柄之運動從而產生一迴轉速度信息。該微處理器總成接收該迴轉速度信息，並將該信息傳輸予智慧型行動裝置，通過程式之運算轉換為具體的數據，並進一步做各項分析之用。

自行車的傾斜角度，例如上坡、下坡時之前傾或後傾角度信息，過彎時的左傾或右傾角度信息，可由該踏頻感測器(G sensor)獲取。該微處理器總成接收該角度信息，並將該信息傳輸予智慧型行動裝置，通過程式 運算轉換為具體的數據，例如坡度。更進一步的，該智慧型行動裝置利用該踏力感測信息、迴轉速度信息、角度信息通過程式運算轉換為具體的坡度及速度數據，過彎傾角與速度數據，供做各項分析之用。

本創作是以外掛手段，將該車載測量裝置組裝於自行車之曲柄和踏板的連接處。

實現本創作之車載測量裝置不需改變踏板結構。

本創作外掛組裝的手段簡單，容易實施，定位穩固。

本創作之車載測量裝置可實現在各種型式的曲柄和踏板上。

關於該數個應變觸動件、環狀觸動件之設計和配置，使自行車之騎者踩踏踏板之力，不論力的方向和大小均能如實的反應在數個應變觸動件上；而環狀傳感器可以完全的接收每一個應變觸動件所傳遞的力，提昇感應靈敏度。

10‧‧‧曲柄

11‧‧‧踏板端

12‧‧‧螺紋孔

13‧‧‧踏板

14‧‧‧踏板軸

141‧‧‧軸端

15‧‧‧螺栓

20‧‧‧力感應座

21‧‧‧螺紋結構

201‧‧‧連接部

202‧‧‧傳感部

31‧‧‧應變觸動組

32‧‧‧應變觸動件

33‧‧‧環狀觸動件

35‧‧‧傳感器

40‧‧‧環狀外座

41‧‧‧上座

42‧‧‧下座

43‧‧‧交疊部

44‧‧‧相對部

45‧‧‧軸向螺栓

46‧‧‧對鎖螺栓

203‧‧‧接合槽

204‧‧‧環槽

205‧‧‧卡槽

206‧‧‧縮徑階層

22‧‧‧環狀外殼

221‧‧‧嵌置槽

23‧‧‧環狀外蓋

231‧‧‧嵌置槽

24‧‧‧卡扣

51‧‧‧電池座

52‧‧‧控制盒

53‧‧‧電池

54‧‧‧電池筒

55‧‧‧微處理器總成

60‧‧‧踏頻感測器

第一圖為本創作車載測量裝置之組合外觀圖。

第二圖為本創作車載測量裝置之組合剖面圖。

第三圖為本創作車載測量裝置移除踏板後之立體分解圖。

第四圖為本創作力感應座、應變觸動組、傳感器、環狀外殼、環狀外蓋、以及踏板軸之第一視角分解圖。

第五圖為本創作力感應座、應變觸動組、傳感器、環狀外殼、環狀外蓋、以及踏板軸之第二視角分解圖。

第六圖為本創作環狀外座之立體分解圖。

為便於說明上述新型內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參第一、二、三圖，第一圖為本創作車載測量裝置之組合外觀圖，第二圖為組合剖面圖，第三圖為立體分解圖，在第三圖中，為了能完整表達本創作車載測量裝置，因此未繪製踏板以及組合於踏板軸之相關零組件，該踏板及組合於踏板軸之相關零組件並非本創作之專利標的，係為習知技術。

本創作車載測量裝置，包括：一通過螺紋結構21組裝於一自行車之曲柄10之踏板端11之螺紋孔12的力感應座20。該自行車之踏板13之踏板軸14的一端通過一螺栓15樞設於該力感應座20的中心。

一感測該力感應座20之受力方向和力量的應變觸動組31通過一環狀外殼22而接觸並且固定於該力感應座20的外部。該應變觸動組31具有數個應變觸動件32，該應變觸動件32分佈並接觸於該力感應座20的外部面。

一與該應變觸動組31接觸之傳感器35通過上述之環狀外殼22和一固定於該力感應座20之環狀外蓋23而接觸並固定於該應變觸動組31的外部。所述之傳感器35用以感測力量和信號傳輸所需之電子元件和電路被封裝成一環形結構，以便與分佈在該力感應座20上的每一個應變觸動件32充分接觸，據以接收每一應變觸動件32的所傳來的力量。踩踏踏板13時對踏板軸14產生一指向力，該指向力通過踏板軸14傳遞至該力感應座20，使該 力感應座20受該指向力的的作用而產生一應變力，該應變力傳遞至該應變觸動件32，該應變觸動件32產生壓動，該壓動是微小的，但是該壓動可以傳遞至該傳感器35，從而使該傳感器35獲取了踏力感測信息，該信息包括力的量和方向。

一連接且固定於該環狀外殼22與環狀外蓋23之間且封閉該傳感器35的環狀外座40，該環狀外座40連接一電池座51和一控制盒52，該電池座51中通過可組換之手段設置一電池53，該電池53被一電池筒54保護。該控制盒52中設置一微處理器總成55，該微處理器總成55接收及處理該傳感器35所獲取的踏力感測信息，並將該踏力感測信息轉換成數位資訊傳輸予設於自行車之車錶或是智慧型行動裝置。該電池53提供該微處理器總成55所需之電力。

一踏頻感測器60可被封裝於該力感應座20、或環狀外殼22、或環狀外蓋23、或傳感器35、或環狀外座40、或微處理器總成45之擇一。在本創作中，該踏頻感測器60被封裝於該環狀外殼22內。該踏頻感測器60為三軸重力加速度感測器(G sensor)，當踏板13被踩踏以至於產生迴轉運動時，該踏頻感測器60隨著該迴轉運動而位移，從而產生一迴轉速度信息，該微處理器總成55接收該迴轉速度信息，並將該迴轉速度信息轉換成數位資訊傳輸予上述車錶或智慧型行動裝置。

所述的踏力感測信息和迴轉速度信息在車錶或智慧型行動裝置上通過程式之運算轉換為具體的數據，並進一步做各項分析之用。

此外，自行車的傾斜角度，例如上坡、下坡時之前傾或後傾角度信息，過彎時的左傾或右傾角度信息，可由該踏頻感測器60(G sensor)獲 取。該微處理器總成55接收該角度信息，並將該信息傳輸予智慧型行動裝置，通過程式運算轉換為具體的數據，例如坡度或過彎傾角。

更進一步的，該智慧型行動裝置利用該踏力感測信息、迴轉速度信息、角度信息通過程式運算轉換為具體的坡度及速度數據，過彎傾角與速度數據，供做各項分析之用。

如第二、四、五圖，關於該力感應座20，其具體的結構包括一體同軸相連的一連接部201和一傳感部202。連接部201設螺紋結構21，以便與曲柄10之螺紋孔12連接固定。傳感部202具有一個軸向的接合槽203，踏板軸14的軸端141穿於該接合槽203中，並與穿過該連接部201和傳感部202之軸心的螺栓15連接。據此，上述作用於該踏板軸14的指向力會通過該軸端141而作用在該力感應座20的傳感部202，使該傳感部202產生所述的應變力。

如第二、四、五圖，關於該應變觸動組31，具有數個應變觸動件32及一與該應變觸動件32的端部連接的環狀觸動件33，所述之應變觸動件32是平行該力感應座20軸心的片爪狀結構，該應變觸動件32的一端連接於該環狀外殼22，另一端連接該環狀觸動件33。該環狀外殼22通過數個卡扣24固定於傳感部202的卡槽205，該環狀觸動件33設於該傳感部202表面的一個環槽204中，數個應變觸動件32以平行於該力感應座20軸心的方式等間隔的分佈並接觸該力感應座20之傳感部202的表面，傳感部202所產生的應變力，可完全反應在所有的應變觸動件32上。除此之外，該環狀外殼22以及該環狀觸動件33分別與該傳感部202的兩端接觸，它們也分別反應了傳感部202兩端的應變力，並且將應變力傳遞至該應變觸動件32，從而使應變觸 動件32完全的反應該傳感部202的應變力。因此，可以說該環狀外殼22以及該環狀觸動件33提昇了該應變觸動件32對應變力的響應性。

每一個應變觸動件32響應該力感應座20的應變力而產生壓動，該壓動作用於該傳感器35，從而使該傳感器35獲取了踏力感測信息。環狀的傳感器35確保可接收到每一應變觸動件32所反應的應變力，且該應變力是不同方向不同量的。

如第二、四、五圖，該環狀外蓋23組合於該力感應座20之傳感部202鄰接該連接部201的一縮徑階層206上。該環狀外殼22與該環狀外蓋23之相對面各設一環狀的嵌置槽221,231，該傳感器35之環形結構兩端分別嵌於該嵌置槽221,231中。

如第一、二、六圖，關於該環狀外座40包括一半環型的上座41和一半環型的下座42，兩者有一交疊部43和一相對部44，該交疊部43通過一軸向螺栓45而連接固定，該相對部44通過一對鎖螺栓46而連接固定。軸向螺栓45和對鎖螺栓46使該上座41和下座42相對結合時產生軸向和徑向的迫緊力，從而使上座41和下座得以牢固的定位在該環狀外殼22與環狀外蓋23之間以及該傳感器35上。而該環狀的傳感器35通過該環狀外殼22、環狀外蓋23以及環狀外座40的定位而確保其位置穩定，增加感測的精準性。

綜上所述，自行車之騎者踩踏踏板之踏力通過踏板13、踏板軸14、力感應座20、以及應變觸動組31而傳遞給該傳感器35，使該傳感器35獲取關於踏力之踏力感測信息。而自行車的踩踏迴轉速則由該踏頻感測器60隨著踩踏運動而位移從而產生一迴轉速度信息。該微處理器總成55接收該踏力感測信息及迴轉速度信息，並將該等信息轉換為數位資訊傳輸予上 述車錶或智慧型行動裝置，通過程式之運算轉換為具體的數據，並進一步做各項分析之用。

本創作是以外掛的手段，將該車載測量裝置組裝於自行車之曲柄10和踏板13的連接處。所述之踏板軸14、力感應座20、環狀外殼22、環狀外蓋23、應變觸動組31、傳感器35、環狀外座40按照上述的相關位置關係預組合成一整合型裝置，使用者只要將該力感應座20的連接部201通過螺紋結構21鎖接於曲柄11之螺紋孔12，即可實現將車載測量裝置安裝於曲柄11和踏板13的目的。通過這樣的手段，使外掛組裝簡單，容易實施，確保測量裝置定位穩固，並且可實現在各種型式的曲柄和踏板上。

10‧‧‧曲柄

11‧‧‧踏板端

13‧‧‧踏板

22‧‧‧環狀外殼

40‧‧‧環狀外座

41‧‧‧上座

42‧‧‧下座

45‧‧‧軸向螺栓

51‧‧‧電池座

52‧‧‧控制盒

54‧‧‧電池筒

Claims (10)

1. 一種自行車之車載測量裝置，包括：一通過螺紋結構組裝於一自行車之曲柄之踏板端之螺紋孔的力感應座；該自行車之踏板之踏板軸的一軸端通過一螺栓樞設於該力感應座的中心；一感測該力感應座之受力方向和力量的應變觸動組，該應變觸動組通過一環狀外殼而接觸並固定於該力感應座的外部；一與該應變觸動組接觸之傳感器，該傳感器為一環狀結構，該傳感器通過該環狀外殼和一固定於該力感應座之環狀外蓋而接觸並固定於該應變觸動組的外部；該自行車之騎者踩踏該踏板之踏力通過該踏板軸、該力感應座、應變觸動組傳遞給該傳感器，該傳感器獲取踏力感測信息；一連接且固定於該環狀外殼與該環狀外蓋之間且封閉該傳感器的環狀外座，該環狀外座連接一電池座和一控制盒，該電池座通過可組換之手段設置一電池；該控制盒中設置一微處理器總成，該電池與該微處理器總成耦合；該微處理器總成接收及處理該傳感器所獲取的踏力感測信息，將該踏力感測信息傳輸予一智慧型行動裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述自行車之車載測量裝置，其更包含一踏頻感測器，該踏頻感測器被封裝於該環狀外殼；該踏頻感測器獲取該騎者踩踏踏板之迴轉速度信息；該微處理器總成接收及處理該迴轉速度信息，並將該迴轉速度信息傳輸予該智慧型行動裝置。
3. 如申請專利範圍第2項所述自行車之車載測量裝置，其中，該踏頻感測器為三軸重力加速度感測器(G sensor)；該三軸重力加速度感測器獲取該自行車之傾斜角度信息；該微處理器總成接收及處理該傾斜角度信息， 並將該傾斜角度信息傳輸予該智慧型行動裝置。
4. 如申請專利範圍第1項所述自行車之車載測量裝置，其中，該力感應座包括一體同軸相連的一連接部和一傳感部；該連接部設該螺紋結構；該傳感部具有一個軸向的接合槽，該踏板軸的軸端穿於該接合槽中，並與穿過該連接部和該傳感部之軸心的該螺栓連接。
5. 如申請專利範圍第4項所述自行車之車載測量裝置，其中，該應變觸動組，包括數個片爪狀的應變觸動件，該數個應變觸動件的一端連接於該環狀外殼，該應變觸動件以平行於該力感應座軸心的模式等間隔分佈並接觸該傳感部的表面。
6. 如申請專利範圍第5項所述自行車之車載測量裝置，其中，該數個應變觸動件的另一端連接一環狀觸動件，該環狀觸動件設於該傳感部表面的一環槽中。
7. 如申請專利範圍第5項所述自行車之車載測量裝置，其中，該環狀外殼通過至少一卡扣而固定於該傳感部之至少一卡槽中；該環狀外蓋組合於該傳感部鄰接該連接部的一縮徑階層上。
8. 如申請專利範圍第5項所述自行車之車載測量裝置，其中，該環狀外殼與該環狀外蓋之相對面各設一環狀的嵌置槽，該傳感器之環狀結構的兩端分別嵌於該嵌置槽中。
9. 如申請專利範圍第1項所述自行車之車載測量裝置，其中，該環狀外座包括一半環型的上座和一半環型的下座，該上座和該下座相對接合。
10. 如申請專利範圍第9項所述自行車之車載測量裝置，其中，該上座和該下座分別具有一交疊部和一相對部；該交疊部通過一軸向螺栓而連接固定，該相對部通過一對鎖螺栓而連接固定。