专利名称：测量力的自行车车载测量设备及配有该测量设备的自行车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自行车的车载测量设备，所述车载测量设备用于测量由骑车 人踩踏板时产生的力。本发明还涉及一种配备有根据本发明的测量设备的自行车。
背景技术：
已知许多不同的用于测量由骑车人在自行车踏板上产生的力的测量设备。这些设 备使用各种类型的传感器，比如由应用到比如车轮、曲柄(crankset)的曲柄臂、曲柄轴和 踏板轴的自行车元件上的应变仪所形成的伸长计。申请人:还开发了一种在专利FM878328中所描述的测力自行车踏板。在所述踏板 中，使用变形测量计来测量施加到踏板上的力的三个分量，也就是说，纵向分量、横向分量 和竖直分量。然而，这种踏板非常复杂并且不太适于一般公众的使用。它更适合于实验室 使用。还存在光学测量装置，所述光学测量装置测量在配备相应频闪观测盘(optical disk)的两个区域之间的变形差。然后，在所有的情形中，必须将由传感器所提供的信号传送到电子信号处理装置， 以将所述信号处理和转换成能够被显示设备使用的信号，从而显示出被探测的力的值。本发明具体涉及其中力传感器定位在踏板轴上的设备。在该特定的区域中，这种 类型的测量设备是公知的，但是它不允许使用在传统的曲柄上。更具体而言，它甚至需要改 变曲柄臂，曲柄臂是特殊的。本发明还涉及安装在固定的自行车上的设备，并且在计算机上 分析和显示信息。由于零部件既重又昂贵，因此这种设备仅仅用于医疗目的。而且，在许多公知的设备中，不能分离骑车人的两只脚，在踩踏板时也没有任何牵 引/推进比。此外，专利申请W02010/014242描述了一种在权利要求1的前序部分中所描述类 型的车载测量设备，所述专利申请的申请日在本申请的优先权日之前，但是在本申请之后 公开。然而，这种设备不适于频繁地安装在曲柄的曲柄臂上以及频繁地从曲柄的曲柄臂上 拆卸，并且不允许在不同的自行车上容易地使用测量设备。
发明内容
本发明的目的在于，通过提供一种使骑车人能够使用其原先的曲柄的用于测量力 的自行车的车载测量设备，来克服公知测量设备的缺点。根据本发明的设备简单、重量轻并 且能够非常易于安装和拆卸，还能够用在骑车人所拥有的不同的自行车上，使得骑车人感 觉到自己好像在自己常用的自行车上并且用普通的踏板在骑车。根据本发明的测量设备还允许区分右脚和左脚的踩踏力测量。本发明的目的是一种车载测量设备，所述车载测量设备用于测量由骑车人在自行 车踏板上产生的力，所述自行车踏板安装成在踏板轴上旋转，所述踏板轴固定在曲柄的曲 柄臂的自由端部处的固定孔中，所述车载测量设备包括定位在踏板轴上的并且能够探测至少垂直指向踏板轴的力以及提供根据所探测的力的信号的力传感器，和接收来自传感器的 信号以便获得可显示值的电子装置，所述电子装置中的至少一些电子装置结合在电子卡 中，所述电子卡由独立能源来供电并且型阳连接构件固定到所述电子卡上，所述阳型连接 构件能够穿过在曲柄臂上用于踏板轴的所述固定孔，以与设置在踏板轴的固定到曲柄臂上 的端部中的阴型连接构件配合，其特征在于，所述电子卡与所述阳型连接构件形成为能拆 卸的组件。根据本发明的其它特征有所述阳型连接构件垂直于所述电子卡延伸，以便当所述阳型连接构件与所述阴型 连接构件配合时，所述电子卡平行于其靠近的曲柄臂；通过设置在所述阳型连接构件和阴型连接构件中的并且能够彼此匹配的电子接 触装置将所述阳型连接构件保持在所述阴型连接构件中；所述力传感器是应变仪，并且能够使用锁紧螺母来调节和紧固踏板轴固定到曲 柄臂上的角度位置，所述锁紧螺母通过支靠在曲柄臂上与设置在踏板轴上的螺纹配合，以 便踏板轴的固定所述应变仪的两个相对表面在大致与曲柄臂的纵向轴线一致的平面内延 伸；使用设置在所述阳型连接构件和阴型连接构件上的防错设备来确定所述阳型连 接构件和阴型连接构件的相对的角度位置；所述防错设备包括设置在所述阴型连接构件的内表面上的并且能够与设置在所 述阳型连接构件的外表面上的轴向肋配合的轴向凹槽，或反之亦然；沿直径方向相对地定位两个防错设备，以便允许所述阳型连接构件和阴型连接构 件能够相对旋转180° ；所述设备还包括用于曲柄臂的角速度传感器，所述角速度传感器包括结合在踏板 本体中的第一部件和结合在踏板轴中的第二部件，所述角速度传感器能够产生根据所探测 的角速度的信号，以便将所述信号提供给所述信号处理装置；所述能源是结合在电子卡中的电池；所述电子卡还包括能够将测量数据发射到显示设备的发射器；所述显示设备是车载显示设备，所述车载显示设备向骑车人实时显示所产生的 力；以及所述电子卡还包括用于存储数据的存储器，所述数据从传感器所发射的信号来获得。本发明还涉及一种自行车，所述自行车配备有具有这些特征的测量设备。
参考附图，通过对本发明的下列非限定实施例的描述，本发明的其它特征和优点 将显现出来，其中图1是示出了根据本发明的设备的部件在组装前的分解透视图；图2是示出了设有阴型连接构件和阳型连接构件的踏板轴的透视图，所述阳型连 接构件必须容纳在所述阴型连接构件中；图3是踏板轴的透视图，示出了在踏板轴上的力传感器的布置以及也放置在踏板轴上的特定电子装置的布置；图4是示出了曲柄臂角速度传感器的两个部件的布置的局部透视图；图5是示出了联接到曲柄臂上的踏板轴的透视图；图6是示出了踏板本体的部件的轴向横截面图，所述踏板本体固定到踏板轴，所 述踏板轴又固定到曲柄臂的一侧，而根据本发明的电子卡固定到曲柄臂的另一侧；图7是示出了根据本发明的整体组件在与电子卡组装后并且可供使用的透视图； 以及图8是类似于图7的透视图，但是没有电子卡而是在其位置上带有塞子。
具体实施例方式在附图中，相同的附图标记表示相同或相当的元件。图1显示了在现有技术中已公知的自动型踏板1，这里不作详细描述。踏板1用来 安装于踏板轴2上，所述踏板轴在其一个端部处设有螺纹3，所述螺纹适于与穿过曲柄的曲 柄臂6的自由端部处的固定孔5内设置的攻丝4(见图6)配合。在附图中未示出另一个曲 柄臂，尽管它在相反的方向上延伸，但其与所示的一个曲柄臂相同。由于整个曲柄与本发明 不相关，所以也没有示出整个曲柄。传统上使用位于踏板本体10的中空横向部件9(也见图6)内的滚针轴承7和滚 动轴承8将踏板1安装成在踏板轴2上旋转，所述中空横向部件形成有用来容纳踏板轴2 的凹部。通常将密封接头11螺纹连接到在曲柄臂6的一侧上的踏板轴上，最后，将螺钉12 旋拧到设置在踏板轴2的对应端部处的攻丝中，以限制踏板1在踏板轴上的纵向运动。将 塞子13定位在螺钉的外侧以密封踏板本体10的中空横向部件9的端部。将力传感器14(见图幻定位在踏板轴2的平坦表面15上，在示出的示例中，所述 力传感器由应变仪构成。相同数目的力传感器14定位在与平坦表面15沿直径方向相对的 平坦表面(未表示)上。相对于平坦表面15偏移90°的是支撑电子装置17的另一个平坦表面16，所述电 子装置用于对由传感器14所获得的信号执行初步处理。另一个平坦表面(未表示)定位 成沿直径方向与平坦表面16相对并且也支撑电子信号处理装置。图4示出探测曲柄臂6的旋转的角速度传感器18。该角速度传感器包括结合在踏 板本体的中空横向部件9中的第一部件19和结合在踏板轴2中的第二部件20。第一部件 19由绕着适当地组成传感器的第二部件旋转的磁体构成，这能够产生根据所探测的角速度 的信号，以便将所述信号提供给所述信号处理装置17。具有传感器14、18的轴应该相对于曲柄臂6具有明确的位置。为此，可以使用锁 紧螺母21来调节和紧固踏板轴2在曲柄臂6上的角度位置，所述锁紧螺母与设置在踏板轴 2上的第二螺纹22配合。因此，能够调节该角度位置，以便踏板轴的固定了力传感器14的 两个相对表面在大致与曲柄臂的纵向轴线一致的平面上延伸。根据本发明的测量设备还包括电子卡23，该设备的电子装置中的至少一些电子装 置结合在所述电子卡中。电子卡23由独立能源(未表示)来供电，例如，所述能源由结合 在卡中的电池(未表示)优选为可充电电池构成。
阳型连接构件M固定到电子卡23上，穿过在曲柄臂6上的用于踏板轴2的固定 孔5，以便与设置在踏板轴2的固定到曲柄臂6的端部中的阴型连接构件25配合。电子接 触装置沈设置在阳型连接构件M和阴型连接构件25中，以提供在电子卡和电路的其他部 分之间的连接，所述电路的剩余部分包括用于预处理由传感器14、18所提供的信号的电子
直ο阳型连接构件M垂直于电子卡23延伸，以便当阳型连接构件与阴型连接构件25 配合时，电子卡平行于靠近其的曲柄臂6延伸。明显地，电子卡可以直接连接到传感器上并且包含所有用于处理由传感器14、18 所提供的信号所必需的电子装置。而且，电子接触装置沈能够彼此匹配以将阳型连接构件M保持在阴型连接构件 25中。由于实践上没有纵向作用以使两个连接构件M、25分离的力，所以卡扣配合或螺钉 固定不是必需的。因此，电子卡23与阳型连接构件M形成组件，所述组件在不需要任何工具的辅助 下能够通过简单的牵引就容易地安装和拆卸，例如被安装在另一个自行车上，或者在不使 用时保护所述卡或者为卡的电池充电。在图中未示出的技术等同物的情形中，可以实现阳型连接构件和阴型连接构件的 颠倒布置，这意味着阳型连接构件形成踏板轴的延伸部分，穿过曲柄臂6的固定孔5延伸， 从而与电子卡23中的阴型连接构件配合。使用设置在阳型连接构件和阴型连接构件上的防错设备来确定阳型连接构件M 和阴型连接构件25的相对的角度位置。该防错设备包括设置在阴型连接构件25的内表面 上的并且能够与设置在阳型连接构件的外表面上的轴向肋观配合的轴向凹槽27，或者反 之亦然。在示出的示例中，沿直径方向相对地定位两个防错设备27、28，以便允许所述阳型 连接构件和阴型连接构件相对移位180°。还在示出的示例中，阳型连接构件M的固定到电子卡21上的端部是六边形，以便 容纳在踏板轴2的具有互补六边形的端部处的中空部分中。电子卡23有利地还包括能够将测量数据发射到显示设备(未表示)的发射器(未 表不)O优选地，显示设备是车载显示设备，所述车载显示设备使得骑车人能够实时得知 在踩踏板时所产生的力。最后，电子卡还可以包括用于存储通过由传感器14、18所发射的信号而获得的数 据的存储器(未表示)。当暂时拆除电子卡/阳型连接构件组件时，例如为了清洗自行车或者为了不使用 时对其进行保护，有利地用塞子四来密封由阴型连接构件25所形成的孔，所述塞子适合于 该构件的内部形状，如图8中所示。根据本发明的设备还提供如下优点，指向两个踏板的力的探测和分析是完全分离 的，就像牵引-推进力的分配一样。明显地，本发明并不限于所示出和描述的示例，而是本领域的技术人员在不背离 本发明保护范围可以做出的许多变形的主题。
权利要求
1.车载测量设备，所述车载测量设备用于测量由骑车人在自行车踏板(1)上产生的 力，所述自行车踏板被安装成在踏板轴( 上旋转，所述踏板轴被固定在曲柄的曲柄臂(6) 的自由端部处的固定孔(5)中，所述车载测量设备包括定位在踏板轴( 上的并且能够探 测至少垂直指向踏板轴的力以及提供根据所探测的力的信号的力传感器(14)，和接收来 自所述传感器(14)的信号以获得可显示值的电子装置(17)，所述电子装置(17)中的至少 一些电子装置被结合在电子卡中，所述电子卡由独立能源来供电并且阳型连接构件 (24)被固定到所述电子卡上，所述阳型连接构件能够穿过所述曲柄臂(6)上的用于踏板轴 (2)的所述固定孔(5)，以与设置在所述踏板轴O)的固定到所述曲柄臂(6)的端部中的阴 型连接构件05)配合，其特征在于，所述电子卡03)与所述阳型连接构件04)形成能易 于拆卸的组件。
2.根据权利要求1所述的力测量设备，其特征在于，所述阳型连接构件04)垂直于所 述电子卡03)延伸，从而当所述阳型连接构件04)与所述阴型连接构件05)配合时，所 述电子卡平行于靠近所述电子卡的曲柄臂(6)延伸。
3.根据权利要求2所述的力测量设备，其特征在于，通过设置在所述阳型连接构件 (24)和阴型连接构件0 中的并且能够彼此匹配的电子接触装置( )，将所述阳型连接 构件04)保持在所述阴型连接构件05)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的力测量设备，其中所述力传感器(14)是应变仪， 其特征在于，能够使用锁紧螺母来调节和紧固固定到所述曲柄臂(6)上的所述踏板轴 (2)的角度位置，所述锁紧螺母通过支靠在所述曲柄臂(6)上而与设置在所述踏板轴(2)上 的螺纹0 配合，从而使得所述踏板轴的固定所述应变仪(14)的两个相对表面(15) 在大致与所述曲柄臂(6)的纵向轴线一致的平面内延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的力测量设备，其特征在于，使用设置在所述型阳 连接构件和所述阴型连接构件上的防错设备(27、28)来确定所述阳型连接构件04)和阴 型连接 构件05)的相对的角度位置。
6.根据权利要求5所述的力测量设备，其特征在于，所述防错设备包括设置在所述阴 型连接构件05)的内表面上的并且能够与设置在所述阳型连接构件04)的外表面上的轴 向肋08)配合的轴向凹槽(27)，或者反之亦然。
7.根据权利要求6所述的力测量设备，其特征在于，沿直径方向相对地定位所述两 个防错设备07、观)，以便允许所述阳型连接构件04)和阴型连接构件0 相对旋转 180°。
8.根据前述权利要求中任一项所述的力测量设备，其特征在于，所述力测量设备还包 括用于曲柄臂(6)的角速度传感器(18)，所述角速度传感器包括结合在踏板本体(10)中的 第一部件(19)和结合在所述踏板轴( 中的第二部件(20)，所述角速度传感器能够产生根 据所探测的角速度的信号，以便将所述信号提供给所述信号处理装置(17)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的力测量设备，其特征在于，所述能源是结合在所 述电子卡03)中的电池。
10.根据前述权利要求中任一项所述的力测量设备，其特征在于，所述电子卡03)还 包括能够将测量数据发射到显示设备的发射器。
11.根据权利要求10所述的力测量设备，其特征在于，所述显示设备是车载显示设备，所述车载显示设备向骑车人实时显示所产生的力。
12.根据前述权利要求中任一项所述的力测量设备，其特征在于，所述电子卡03)还 包括用于存储通过由所述传感器(14、18)所发射的信号而获得的数据的存储器。
13.自行车，所述自行车配备有根据权利要求1至12中任一项所述的测量设备。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量力的自行车车载测量设备以及配备有这种测量设备的自行车。本发明的测量设备用于测量自行车踏板(1)上的力，该自行车踏板安装成在被固定在曲柄的曲柄臂(6)的自由端部处的踏板轴(2)上旋转。所述设备包括定位在踏板轴上的并且能够探测垂直指向踏板轴的力以及提供根据所探测的力的信号的力传感器，和能够处理从传感器获得的信号的电子装置。电子装置中的一些被结合在电子卡(23)中，该电子卡由独立能源来供电并且阳型连接构件(24)固定到该电子卡上，该阳连接构件能够穿过曲柄臂(6)上的踏板轴(2)的固定孔(5)，以与设置在踏板轴的端部中的阴型连接构件配合。电子卡与阳型连接构件形成能易于拆卸的组件。
文档编号G01L5/22GK102072792SQ20101057070
公开日2011年5月25日 申请日期2010年9月25日 优先权日2009年9月22日
发明者弗雷德里克·鲁德格斯, 朱利安·布歇 申请人:洛克塞格尔国际公司